DRV8161智能栅极驱动器技术文档总结
DRV816x 器件是半桥栅极驱动器，能够驱动高侧和低侧 N 沟道 MOSFET。栅极驱动电压由GVDD电源引脚产生，集成自举电路用于驱动高压侧FET，漏极高达102V。智能栅极驱动架构支持高达 1A 源极和 2A 灌电流的 16 级（48 个组合）栅极驱动峰值电流，以及栅极驱动电流的内置定时控制。这些器件可用于驱动各种类型的负载，包括无刷/有刷直流电机、永磁同步电机、步进电机、SRM 和螺线管。
*附件：drv8161.pdf
为电源欠压、FET 过流和芯片过温提供内部保护功能。nFAULT引脚指示保护功能检测到的故障事件。nDRVOFF引脚独立于PWM控制启动功率级关断。DRV8162和DRV8162L器件提供分体式电源架构，以协助安全转矩关闭 （STO） 功能。
许多器件参数，包括栅极驱动电流、死区时间、PWM 控制接口和过流检测，都可以通过连接到器件引脚的几个无源元件进行配置。集成的低侧电流检测放大器 （DRV8161） 将电流测量信息反馈给控制器。
特性
- 驱动两个半桥配置的 N 沟道 MOSFET
- 高侧 MOSFET 源极/漏极高达 102V（绝对最大值）
- 8V（5V DRV8162L）至 20V 栅极驱动电源
- 集成自举二极管
- 功能安全质量管理
- 可用于帮助功能安全系统设计的文档
- 通过集成涓流电荷泵支持 100% PWM 占空比
- 16级栅极驱动峰值电流
- 16mA - 1000mA 源电流
- 32mA - 2000mA 灌电流
- 源灌电流比 1：1、1：2、1：3
- 可调PWM死区时间插入20ns - 900ns
- 用于电机相位 （SH） 开关的稳健设计
- 转换速率 50V/ns
- 负瞬态电压 -20V
- 2A强栅下拉
- 用于冗余关断的分离式栅极驱动电源输入（DRV8162、DRV8162L）
- 低失调电流检测放大器 （DRV8161）
- 可调增益（5、10、20、40V/V）
- 灵活的PWM控制接口;2引脚PWM、1引脚PWM和独立PWM模式
- 13 级 VDS 过电流阈值
- 独立关断引脚 （nDRVOFF）
- 栅极驱动器软关断序列
- 集成保护功能
- GVDD 欠压 （GVDDUV）
- 自举欠压 （BST_UV）
- MOSFET 过流保护 （VDS）
- 射击穿透保护
- 热关断 （OTSD）
- 故障状态指示器 （nFAULT）
- 支持 3.3V 和 5V 逻辑输入
参数
方框图
一、核心产品概述
- 型号：DRV8161/DRV8162/DRV8162L（AEC-Q100认证，工业及汽车级）
- 功能：半桥栅极驱动器，集成自举二极管、电流检测放大器（DRV8161）及多重保护功能
- 关键特性：
- 宽电压支持：GVDD供电8-20V（DRV8162L支持5V），MOSFET电源（VDRAIN）最高102V
- 智能驱动架构：16级可调栅极电流（源极16mA-1A/灌极32mA-2A），支持1:1至1:3源灌比配置
- 保护功能：GVDD/BST欠压锁定、VDS过流监测（13级阈值）、热关断（OTSD）、-20V负瞬态耐受
- 控制模式：支持2-PIN PWM、1-PIN PWM及独立PWM模式（通过DT/MODE引脚配置）
- 封装：20引脚VSSOP（5.1×4.9mm）
二、关键技术创新
- 智能栅极驱动
- 安全冗余设计
- DRV8162/DRV8162L支持双电源输入（GVDD/GVDD_LS），实现安全扭矩关断（STO）
- 集成电流检测
- DRV8161内置双向电流检测放大器（增益5/10/20/40V/V），支持低侧分流电阻测量
三、典型应用场景
四、电气特性与设计要点
| 参数 | 典型值 | 备注 |
|---|---|---|
| 工作温度范围 | -40°C ~ 125°C | 结温可达150°C |
| GVDD静态电流 | 2mA（12V无负载） | 含电荷泵活动电流 |
| 自举二极管压降 | 0.82V@100mA | 集成TCP缓解电压跌落 |
| 传播延迟 | 41ns（上升沿） | 高低侧匹配误差±4ns |
| VDS过流响应时间 | 3μs（含消抖） | 支持脉冲/直流模式检测 |
设计建议：
- 布局优化
- 缩短GH/SH/GL/SL走线，减少寄生电感
- 自举电容（CBST≥1μF）需靠近BST-SH引脚
- 保护配置
- VDSLVL电阻设置过流阈值（0.1V-2V）
- nFAULT引脚需外接10kΩ上拉电阻
五、保护机制对比
| 故障类型 | 响应动作 | 恢复条件 |
|---|---|---|
| GVDD欠压 | 关闭所有驱动，nFAULT拉低 | 电压恢复至7.4V以上 |
| VDS过流 | 立即关断MOSFET，故障锁存 | INH/INL保持低电平>250μs |
| 热关断（OTSD） | 触发软关断序列 | 结温低于158°C（滞后8.5°C） |
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