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DRV8952 55V四通道半桥驱动器技术解析与应用指南

科技观察员 2025-08-26 13:41 次阅读
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Texas Instruments DRV8952 55V四通道半桥驱动器是一款适用于各种工业应用的宽电压、高功率、四通道半桥驱动器。该器件支持高达55V的电源电压,集成式MOSFET具有50mΩ 导通电阻,采用DDW封装时,每个输出的电流最高可达5A;采用PWP封装时,每个输出的电流最高可达4A。

数据手册:*附件:Texas Instruments DRV8952 55V四通道半桥驱动器数据手册.pdf

Texas Instruments DRV8952可用于驱动最多四个螺线管或阀门、一个步进电机、两个有刷直流电机、一个 BLDC或PMSM电机以及最多两个热电冷却器(珀耳帖元件)。器件的输出级包括配置为四个独立半桥的N沟道功率MOSFET、电荷泵稳压器、电流检测和调节电路、电流检测输出以及保护电路

高侧MOSFET上的集成电流检测功能可让器件在负载从输出端接地时调节电流。可调外部电压基准 (VREF) 可设置电流调节限值。对于DDW封装,该器件还提供四个比例电流输出引脚,每个引脚对应一个半桥高侧FET。可选的外部检测电阻可从PGND引脚连接到系统接地。

提供一种低功耗睡眠模式,可实现超低静态电流。提供的内部保护特性包括:电源欠压锁定 (UVLO)、电荷泵欠压 (CPUV) 保护、输出过流 (OCP) 保护和器件过热 (OTSD) 保护。

特性

  • 四通道半桥驱动器
    • 每个半桥独立控制
  • 工作电源电压范围:4.5V至55V
  • 低R ~DS(ON) ~ :每个FET 50mΩ(24V、25°C)
  • 大电流容量
    • DDW封装每个输出高达5A
    • PWP封装每路输出电流高达4A
  • 可驱动各种类型的负载
    • 最多四个螺线管或阀门
    • 一台步进电机
    • 两个有刷直流电机
    • 一个或两个热电冷却器 (TEC)
    • 一台三相无刷直流电机
    • 一台三相永磁同步电动机 (PMSM)
  • 集成电流检测和调节
    • 高侧MOSFET的电流检测
    • 每个半桥 (DDW) 的IPROPI输出
    • 最大电流下5%的感应精度
    • 可选的外部检测电阻器

简化示意图

1.png

DRV8952 55V四通道半桥驱动器技术解析与应用指南

一、产品核心特性

DRV8952是德州仪器(TI)推出的高集成度四通道半桥驱动器,具有以下突出特性:

  • 宽电压工作范围‌:4.5V至55V供电
  • 高电流驱动能力‌:
    • DDW封装:每通道5A持续电流
    • PWP封装:每通道4A持续电流
  • 超低导通电阻‌:
    • 高边FET典型值54mΩ @25°C
    • 低边FET典型值58mΩ @25°C
  • 集成电流检测‌:
    • 高边MOSFET电流镜像输出(DDW封装)
    • 5%精度电流检测
    • 支持外接检测电阻
  • 多重保护机制‌:
    • 欠压锁定(UVLO)
    • 过流保护(OCP)
    • 热关断(OTSD)
    • 故障指示输出(nFAULT)

二、关键参数分析

1. 电气特性

参数条件最小值典型值最大值单位
供电电压(VM)工作范围4.5-55V
静态电流VCC=5V,无负载-47mA
睡眠模式电流nSLEEP=0-38μA
高边FET导通电阻TJ=25°C,IO=-5A-5463
低边FET导通电阻TJ=25°C,IO=5A-5866
输出上升/下降时间MODE=0-140-ns

2. 热性能参数

  • 结至环境热阻(θJA):
    • DDW封装:22.5°C/W
    • PWP封装:24.5°C/W
  • 最大结温:150°C
  • 热关断阈值:165°C

三、应用场景

1. 工业自动化

  • 优势特性‌:
    • 集成四通道独立控制
    • 支持PWM频率高达200kHz
    • 直接驱动多达四个电磁阀或继电器

2. 电机驱动系统

  • 支持电机类型‌:
    • 2个有刷直流电机
    • 1个步进电机
    • 1个三相无刷电机(BLDC/PMSM)
  • 保护功能‌:
    • 自动死区时间控制(300ns)
    • 可选故障恢复模式(锁存/自动重试)

3. TEC驱动

  • 温度控制方案‌:
    • 双通道双向电流驱动
    • 集成PWM控制接口
    • LC滤波支持低纹波操作

四、设计要点

1. 电源设计

  • 输入滤波‌:
  • 电荷泵配置‌:
    • VCP引脚:1μF/16V陶瓷电容
    • CPH-CPL引脚:0.1μF陶瓷电容

2. PCB布局指南

  • 功率路径‌:
    • 使用宽铜箔降低寄生电感
    • 功率地与信号地分离
  • 热管理‌:
    • 热焊盘连接至大面积铜箔
    • 添加多个散热过孔(推荐≥8个)
  • 电流检测‌:
    • IPROPI走线远离开关节点
    • 开尔文连接外部检测电阻

五、性能优化建议

  1. 降低热阻‌:
    • 使用2oz铜厚PCB
    • 增加散热焊盘面积
    • 优化空气流动路径
  2. 提高效率‌:
    • 根据负载选择最佳PWM频率
    • 利用MODE引脚优化开关速度
  3. EMI抑制‌:
    • 关键信号线使用guard ring
    • 电源层与地层紧密耦合
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