?STDRIVE102BH/H三半橋柵極驅(qū)動器技術(shù)解析與應(yīng)用指南
STMicroelectronics STDRIVE102BH/H三半橋柵極驅(qū)動器設(shè)計用于三相無刷電機驅(qū)動。STDRIVE102BH/H具有非常高效的待機模式，可顯著降低設(shè)備在不工作時的電流消耗，因此非常適合用于電池供電電機驅(qū)動器應(yīng)用，如電動工具、真空吸塵器和小家電。
數(shù)據(jù)手冊：*附件：STMicroelectronics STDRIVE102BH，H三半橋柵極驅(qū)動器數(shù)據(jù)手冊.pdf
STDRIVE102BH/H具有嵌入式保護(hù)功能，提高了應(yīng)用的整體穩(wěn)健性。保護(hù)功能包括每個電源（VCC 、VDD 和電荷泵電壓）的欠壓鎖定 (UVLO)、熱關(guān)斷，以及高側(cè)和低側(cè)MOSFET的VDS 監(jiān)控。如果觸發(fā)保護(hù)，則nFAULT開漏引腳將向事件發(fā)出信號。STMicro STDRIVE102BH還配備了一個專用開漏引腳 (FLAG)，用于指示柵極驅(qū)動器電源VCC 是否低于保護(hù)限值。該設(shè)備集成了智能關(guān)閉操作，可在發(fā)生故障時立即關(guān)斷柵極驅(qū)動器的輸出，最大限度地減少故障檢測事件和實際輸出關(guān)斷之間的傳播延遲。
除了主電源引腳(VS)外,STDRIVE102BH/H還具有專用引腳VM，應(yīng)與高側(cè)N溝道MOSFET的漏極相對應(yīng)地連接到電機電源電壓。VM引腳用于集成VDS監(jiān)控，并用作電荷泵的參考電壓。VS和VM引腳可在不同電壓下工作，提高器件的靈活性。
特性
- 工作電壓：6 V至50 V
- 柵極驅(qū)動器，可編程電流能力高達(dá)：
- 拉電流：1 A
- 灌電流：2 A
- 較高的地面和過沖抑制能力
- 用于100%占空比運行的電荷泵，具有專用欠壓鎖定保護(hù)功能
- 靈活的電源管理：
- 12 V LDO線性穩(wěn)壓器，具有專用欠壓閉鎖保護(hù)功能
- 3.3 V LDO線性穩(wěn)壓器，具有專用欠壓閉鎖保護(hù)功能
- 待機模式，功耗低于50nA
- 熱關(guān)斷保護(hù)
- V
DS監(jiān)控，用于確保功率MOSFET安全驅(qū)動運行 - 靈活的模擬前端：
- 雙控制模式：
- ENx/INx
- 帶聯(lián)鎖功能的INHx/INLX
- 所有通道均有相配的傳播延遲
- 邏輯輸入高達(dá)5V，兼容TTL
STDRIVE102BH 方框圖
STDRIVE102H 方框圖
STDRIVE102BH/H三半橋柵極驅(qū)動器技術(shù)解析與應(yīng)用指南?
?一、核心特性與典型應(yīng)用?
STDRIVE102BH/H是意法半導(dǎo)體推出的高集成度三半橋柵極驅(qū)動器，專為三相無刷電機驅(qū)動設(shè)計，具有以下突出特性：
- ?寬電壓范圍?：工作電壓6-50V，支持1A源電流/2A灌電流的柵極驅(qū)動能力
- ?智能電源管理?：集成12V/3.3V LDO穩(wěn)壓器，待機功耗<50nA
- ?自適應(yīng)驅(qū)動?：通過IGATE/TCC引腳可編程驅(qū)動電流（最高1A/2A）及開關(guān)時序
- ?多重保護(hù)機制?：VDS監(jiān)控、熱關(guān)斷、電荷泵UVLO等多重保護(hù)
- ?雙控制模式?：支持EN/IN使能輸入模式與INH/INL直接控制模式
?典型應(yīng)用場景?：
?二、關(guān)鍵功能模塊解析?
?1. 柵極驅(qū)動架構(gòu)?
- ?驅(qū)動拓?fù)?/strong>?：三路獨立半橋驅(qū)動器，每路支持高低邊MOSFET驅(qū)動
- ?無外置電阻設(shè)計?：通過內(nèi)部恒定電流源控制柵極充放電（省去外部柵極電阻）
- ?時序控制?：
- 開通時間tcc,on=280-4800ns（通過TCC引腳配置）
- 關(guān)斷時間tcc,off=140-2400ns（與tcc,on保持1:2比例）
?2. 電源管理系統(tǒng)?
- ?12V LDO?：為低邊驅(qū)動供電，輸出電流限流85mA（典型值）
- ?3.3V LDO?：為模擬前端(AFE)供電，集成三個運放（STDRIVE102BH）
- ?電荷泵?：支持100%占空比工作，VBOOT=VM+VCC
?3. 保護(hù)功能?
- ?VDS監(jiān)控?：實時檢測MOSFET導(dǎo)通壓降，閾值通過VDSTH引腳設(shè)置（0.05-3.3V）
- ?熱關(guān)斷?：結(jié)溫>150℃時觸發(fā)，恢復(fù)閾值135℃
- ?軟關(guān)斷?：故障時以1/4額定電流緩慢關(guān)斷MOSFET（如IGATE=1000mA時軟關(guān)斷電流降為300mA）
?三、設(shè)計要點與配置示例?
?1. 柵極驅(qū)動參數(shù)計算?
- ?驅(qū)動電流選擇?：根據(jù)MOSFET柵極電荷Qg與目標(biāo)開關(guān)時間tsw計算
示例 ：Qg=120nC時，選擇IGATE=350mA可實現(xiàn)tsw≈Qg/IGATE=343ns - ?死區(qū)時間管理?：
- EN/IN模式：自動死區(qū)=tcc,off
- INH/INL模式：需外部控制信號插入死區(qū)（建議<1120ns）
?2. 典型外圍電路配置?
| 參數(shù) | 配置示例 | 作用說明 |
|---|---|---|
| IGATE分壓 | R1=30kΩ, R2=15kΩ | 設(shè)置驅(qū)動電流等級5（350mA） |
| TCC分壓 | R1=30kΩ, R2=7.5kΩ | 設(shè)置tcc,on=840ns |
| VDS監(jiān)控閾值 | R1=220kΩ, R2=15kΩ | 設(shè)定VDSTH=210mV |
| 電荷泵電容 | CFLY=220nF, CBOOT=1μF | 維持高邊驅(qū)動電壓穩(wěn)定 |
?四、PCB布局指南?
- ?功率回路布局?
- 柵極驅(qū)動走線（GHSx/GLSx）與參考引腳（OUTx/SLSx）需平行布線，間距≤0.5mm
- VM電源平面需覆蓋驅(qū)動芯片下方區(qū)域，減少寄生電感
- ?接地策略?
- 分離功率地（連接EPAD）與信號地（AGND引腳）
- 在芯片下方單點連接兩地平面
- ?去耦電容布置?
- VCC引腳：4.7μF陶瓷電容+100nF貼片電容
- VBOOT-VM：1μF陶瓷電容（耐壓≥25V）
- 每相橋臂：220nF陶瓷電容靠近MOSFET
?五、故障處理與調(diào)試?
- ?常見故障模式?
- ?VDS保護(hù)觸發(fā)?：檢查MOSFET柵極連接、驅(qū)動電流是否足夠
- ?電荷泵失效?：測量VBOOT-VM電壓（正常值≈VCC）
- ?保護(hù)釋放方法?
- 拉低EN引腳至Vrelease(0.37V)持續(xù)400ns
- 或進(jìn)入待機模式（nSTBY=0）
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