Texas Instruments DRV3256-Q1汽車級柵極驅(qū)動器單元 (GDU) 是一款高度集成的三相柵極驅(qū)動器，用于48V汽車電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用。該器件專門設(shè)計用于提供2A峰值拉電流和2.5A峰值灌電流的柵極驅(qū)動電流，以及90V MOSFET瞬態(tài)過壓支持來支持大功率電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用。高效自舉架構(gòu)可最大限度地降低功率損耗和柵極驅(qū)動器的自發(fā)熱。電荷泵允許柵極驅(qū)動器支持100% PWM占空比控制。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：Texas Instruments DRV3256-Q1汽車級柵極驅(qū)動單元 (GDU)數(shù)據(jù)手冊.pdf

Texas Instruments DRV3256-Q1的各種診斷、監(jiān)測和保護(hù)功能可支持穩(wěn)健的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計。高度可配置的有源短路 (ASC) 功能支持集成選定的外部MOSFET，以快速響應(yīng)系統(tǒng)故障。該特性無需外部元件?？蛇x提供三個或一個低側(cè)分流放大器，以支持基于電阻器的低側(cè)電流檢測。

特性

符合汽車應(yīng)用類AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)
- 器件環(huán)境溫度等級0：–40°C至+150°C
- 器件人體模型 (HBM) 靜電放電 (ESD) 分類等級2
- 器件充電器件模型 (CDM) ESD分類等級C4B
針對功能安全標(biāo)準(zhǔn)
- 開發(fā)用于功能安全應(yīng)用
- 在生產(chǎn)發(fā)布時將提供文檔協(xié)助ISO 26262系統(tǒng)設(shè)計
- 針對系統(tǒng)能力高達(dá)ASIL-D
三個N溝道半橋柵極驅(qū)動器
- 2A/2.5A最大峰值柵極驅(qū)動電流
- 優(yōu)化用于48V應(yīng)用的電源架構(gòu)
- 12V/48V分離式電源架構(gòu)
- 95V直流鏈路電源 (DHCP) 瞬態(tài)絕對最大額定電壓
- 105V自舉電壓，支持90V MOSFET工作電壓范圍
- 電荷泵自舉支持100%占空比
集成1個 (DRV3256A-Q1) 或3個 (DRV3256-Q1)電流分流放大器
集成可配置主動短路 (ASC) 功能
- 支持低側(cè) (DRV3256A-Q1) 或低側(cè)與高側(cè) (DRV3256-Q1/DRV3256B-Q1) ASC
- 支持高側(cè)和低側(cè)ASC
- 可提供器件引腳控制
- 故障處理能力
帶CRC的串行外設(shè)接口 (SPI)
支持3.3V和5V邏輯輸入
先進(jìn)的保護(hù)特性
- 電池電壓監(jiān)控器
- MOSFET VDS過流監(jiān)測器
- R~~shunt~~ 過流監(jiān)測器
- MOSFET VGS 柵極故障監(jiān)測器
- 模擬內(nèi)置自檢
- 內(nèi)部穩(wěn)壓器和時鐘監(jiān)控器
- 器件過熱報警和關(guān)斷
- 故障狀態(tài)指示器引腳

簡化示意圖

德州儀器DRV3256-Q1汽車級三相柵極驅(qū)動單元(GDU)技術(shù)解析

一、產(chǎn)品概述與核心特性

德州儀器(TI)的DRV3256-Q1是一款專為48V汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計的高度集成三相柵極驅(qū)動單元(GDU)，具有以下突出特點：

?汽車級認(rèn)證?：
- AEC-Q100 Grade 0認(rèn)證（-40°C至+150°C環(huán)境溫度）
- HBM ESD Class 2，CDM ESD Class C4B
- 功能安全符合ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)，目標(biāo)支持ASIL D等級
?功率驅(qū)動能力?：
- 三相N溝道半橋柵極驅(qū)動
- 2A峰值源電流/2.5A峰值灌電流
- 支持90V MOSFET工作電壓范圍(105V自舉電壓)
- 帶電荷泵的自舉架構(gòu)支持100%占空比PWM控制
?高級保護(hù)功能?：
- 集成可配置主動短路(ASC)功能
- MOSFET VDS過流監(jiān)測
- 電流分流放大器監(jiān)測
- MOSFET VGS柵極故障監(jiān)測
- 電池電壓監(jiān)測與熱警告/關(guān)斷

二、關(guān)鍵電氣參數(shù)

參數(shù)	條件	最小值	典型值	最大值	單位
輸入電壓范圍	正常工作	4	-	16	V
絕對最大輸入電壓	瞬態(tài)	-	-	30	V
柵極驅(qū)動電流	峰值	2(源)/2.5(灌)	-	-	A
工作溫度范圍	-	-40	-	+150	°C
熱關(guān)斷閾值	-	153	166	179	°C

三、架構(gòu)與工作原理

3.1 電源架構(gòu)

DRV3256-Q1采用12V/48V雙電源架構(gòu)：

12V為控制電路供電
48V(20V至90V范圍)為功率級供電
內(nèi)置DC-DC轉(zhuǎn)換器為柵極驅(qū)動提供偏置電壓

3.2 主動短路(ASC)功能

支持低邊(DRV3256A-Q1)或高低邊(DRV3256-Q1/B-Q1)主動短路
通過nASCIN引腳或SPI控制
可在<1μs內(nèi)響應(yīng)系統(tǒng)故障
無需外部元件實現(xiàn)電機(jī)短路制動

3.3 電流檢測

集成1x(DRV3256A-Q1)或3x(DRV3256-Q1)電流分流放大器
支持低邊電阻電流檢測
±1%增益精度(典型值)

四、典型應(yīng)用設(shè)計

4.1 48V電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計

?關(guān)鍵元件選型?：

?功率MOSFET?：
- 推薦VDS額定值≥100V
- Qg<100nC以優(yōu)化開關(guān)損耗
?自舉二極管?：
- 反向電壓≥100V
- 快速恢復(fù)時間(<50ns)
?電流檢測電阻?：
- 功率等級需滿足最大電流
- 低電感布局減小測量誤差

?PCB布局要點?：

功率回路面積最小化(高邊MOSFET→電感→輸出電容→地)
柵極驅(qū)動走線短且對稱
電流檢測走線采用開爾文連接
裸露焊盤充分焊接至PCB地平面

五、保護(hù)機(jī)制詳解

?VDS過流保護(hù)?：
- 監(jiān)測MOSFET導(dǎo)通電阻壓降
- 可編程閾值與消隱時間
?電流分流監(jiān)測?：
- 檢測分流電阻兩端電壓
- 獨立比較器提供快速保護(hù)
?熱管理?：
- 125°C開始熱調(diào)節(jié)(降低驅(qū)動電流)
- 166°C典型熱關(guān)斷閾值
?故障指示?：
- nFAULT引腳提供故障狀態(tài)
- SPI寄存器存儲詳細(xì)故障信息

六、應(yīng)用場景

DRV3256-Q1非常適合以下汽車48V電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用：

?動力總成系統(tǒng)?：
- 皮帶式啟動發(fā)電機(jī)(BSG)
- 電動渦輪增壓器
- 變速箱執(zhí)行機(jī)構(gòu)
?底盤系統(tǒng)?：
- 電動助力轉(zhuǎn)向(EPS)
- 主動懸架電機(jī)
?熱管理系統(tǒng)?：
- 電子冷卻水泵
- HVAC壓縮機(jī)驅(qū)動

七、器件選型指南

型號	分流放大器數(shù)量	ASC支持	特殊功能
DRV3256A-Q1	1x	僅低邊	基礎(chǔ)功能
DRV3256B-Q1	無	高低邊	無分流放大器
DRV3256-Q1	3x	高低邊	完整功能
DRV3256P-Q1	3x	高低邊	帶看門狗定時器

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