本文主要是針對低側數字輸出驅動器DRV8803的浪涌防護方案，采用湖南靜芯研發(fā)的TDS浪涌保護器件對芯片進行浪涌防護，保護設備免受電氣系統(tǒng)中的浪涌電壓或浪涌電流的損害，確保設備的安全性。

一、DRV8803介紹

DRV8803 是提供具有過流保護功能的 4 通道低側驅動器。該器件具有內置二極管，用于鉗位感性負載產生的關斷瞬變，可用于驅動單極步進電機、直流電機、繼電器、螺線管或其他負載。該設備通過簡單的并行接口進行控制，其內部關斷功能可用于過流保護、短路保護、欠壓鎖定和過熱，故障由故障輸出引腳指示。DRV8803 采用 20 引腳熱增強型 SOIC 封裝、16 引腳 HTSSOP 封裝和 16 引腳 SOT-23-THN 封裝。

二、TDS器件介紹

TDS(平緩鉗位浪涌抑制器)具有精準且恒定的觸發(fā)電壓、優(yōu)異的鉗位性能及穩(wěn)定的溫度特性，可為系統(tǒng)提供更全面保護。當 EOS 事件來臨時，瞬態(tài)電壓攀升至超過集成精密觸發(fā)器所設定的擊穿電壓（VBR）閾值，觸發(fā)電路精確的開啟內置泄流場效應晶體管，有效的將瞬態(tài)高壓與大電流安全釋放到地。由于TDS的內置泄流場效應晶體管具有極低的導通電阻，其鉗位電壓在額定峰值脈沖電流范圍內幾乎是恒定的。

在選擇浪涌防護器件時，許多工程師會優(yōu)先選擇TVS二極管，實際上大電流TDS芯片在成本和性能、面積上比TVS更具優(yōu)勢。TDS器件的優(yōu)勢如下：

1. 在提供相同保護的情況下，TDS耗散浪涌能量較小，能通過自身特性將過壓與過流事件高效泄放到地，從而避免增加自身熱損耗。

2. TDS器件體積小巧，結構緊湊，為硬件工程師設計高度集成型解決方案提供了更優(yōu)選擇。如果應用需要超過單個TDS器件所能提供的特定鉗位電壓， 可以將多個TDS器件串聯，提供了更多的靈活性。

3. TDS器件的鉗位電壓通常比傳統(tǒng)TVS保護設備的鉗位電壓低30%，減少了系統(tǒng)的電氣應力，可以更好的保護后端IC，也為系統(tǒng)中的其他組件創(chuàng)造了更大的安全余量。

4. TDS器件在額定峰值脈沖電流范圍內擁有幾乎恒定的鉗位電壓。傳統(tǒng)TVS二極管的箝位電壓隨著峰值脈沖電流的增加而增加，而TDS器件的鉗位電壓在最大峰值脈沖電流之前幾乎保持不變。

5. TDS器件的鉗位電壓在工作溫度范圍內保持穩(wěn)定，而傳統(tǒng)TVS二極管的鉗位電壓隨溫度變化。TDS器件擁有卓越的耐用性，在工作規(guī)格內性能不會下降，仍能保證低漏電和高鉗位電壓。

三、應用方案

圖1 應用方案

上圖部分展示了具有低側驅動的數字輸入模塊的設計。它可用于驅動外部繼電器或光電耦合器以驅動晶閘管或24V接觸器的線圈，適用于包括空氣斷路器在內的電網應用。DRV8803器件提供具有過流保護4通道低側驅動器。它內置二極管以鉗位電感負載產生的關斷瞬態(tài)，使用平鉗位瞬態(tài)抑制器提供過壓和瞬態(tài)保護。該器件不能承受負輸入，因此使用單向瞬態(tài)抑制器。

ESTVS2700DRVR和ESTVS3300DRVR是湖南靜芯新推出的TDS平緩浪涌抑制器，均符合IEC 61000-4-2 (ESD) 規(guī)范，在 ±30kV（空氣）和 ±30kV（接觸）下提供瞬變保護，采用小型 DFN 2mm x 2mm x 0.68mm 6引腳封裝。其中ESTVS2700DRVR通常用于保護工作電壓為24V、27V的系統(tǒng)，器件的觸發(fā)電壓典型值為31.4V，額定瞬態(tài)峰值脈沖電流可達70A(tp=8/20μs)，鉗位電壓VC為33V以內；ESTVS3300DRVR通常用于保護工作電壓為28V、33V、36V的系統(tǒng)。觸發(fā)電壓為38.7V，額定瞬態(tài)峰值脈沖電流可達50A(tp=8/20μs)，鉗位電壓VC為40V以內。

四、器件電氣特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

表1 ESTVS2700DRVR電氣特性表 表2 ESTVS3300DRVR電氣特性表

五、總結與結論

DRV8803作為常用的數字輸出驅動器，浪涌防護十分關鍵。TDS芯片的鉗位性能優(yōu)異、溫度特性穩(wěn)定，在汽車和工業(yè)控制領域將會有極大的應用前景和市場。湖南靜芯同時推出14V、18V、22V、27V、33V等各種電壓等級的TDS平緩浪涌抑制器，可為系統(tǒng)提供更全面保護。

審核編輯 黃宇