‌DRV8311三相PWM电机驱动器技术文档总结

该DRV8311提供三个集成MOSFET半H桥，用于驱动三相无刷直流（BLDC）电机，适用于5V、9V、12V或18V直流电源轨或1S至4S电池供电应用。该器件集成了三个电流检测放大器（CSA），集成了电流检测，用于检测BLDC电机的三相电流，以实现最佳的FOC和电流控制系统实现。

DRV8311P器件能够通过德州仪器（TI）的SPI（tSPI）生成和配置PWM定时器，并允许直接通过tSPI接口控制多个BLDC电机。此功能减少了主控制器控制多个电机所需的 I/O 端口数量。
*附件：drv8311.pdf

特性

• 三相PWM电机驱动器
  • 三相无刷直流电机
• 3V 至 20V 工作电压
  • 24V 绝对最大电压
• 高输出电流能力
  • 5A 峰值电流驱动
• 低导通电阻 MOSFET
  • 210mΩ 典型值 R DS（开） （HS + LS） 在 T 处 一个 = 25°C
• 低功耗睡眠模式
  • 1.5μA（V时） 虚拟机 = 12伏，T 一个 = 25°C
• 多种控制接口选项
  • 6 个 PWM 控制接口
  • 3 个 PWM 控制接口
  • PWM生成模式（SPI/tSPI），MCU和DRV8311之间可选校准
• tSPI 接口 （DRV8311P）
  • 通过SPI进行PWM占空比和频率更新
  • 使用标准 4 线 SPI 接口控制多个DRV8311P设备
• 支持高达 200kHz 的 PWM 频率
• 集成电流检测
  • 无需外部电阻
  • 检测放大器输出，每个 1/2 桥一个
• SPI 和硬件设备变体
  • 10 MHz SPI 通信 （SPI/tSPI）
• 支持 1.8V、3.3V 和 5V 逻辑输入
• 内置3.3V ± 4.5%、100mA LDO稳压器
• 集成保护功能
  • VM 欠压锁定 （UVLO）
  • 电荷泵欠压 （CPUV）
  • 过流保护 （OCP）
  • 热警告和关断 （OTW/OTSD）
  • 故障状态指示引脚 （nFAULT）

参数

方框图

‌1. 产品概述‌
DRV8311是德州仪器（TI）推出的三相PWM电机驱动器，专为驱动三相无刷直流（BLDC）电机设计，适用于3V至20V工作电压（最大24V）的电池供电或直流电源应用。其核心特性包括：

• ‌高集成度‌：集成3个半桥MOSFET、栅极驱动器、电荷泵、电流检测放大器（CSA）及3.3V LDO稳压器。
• ‌控制接口多样化‌：支持6x/3x PWM控制、SPI/tSPI接口（DRV8311P型号可生成PWM信号）。
• ‌保护功能‌：包含欠压锁定（UVLO）、过流保护（OCP）、热警告/关断（OTW/OTSD）等。

‌2. 关键特性‌

• ‌输出能力‌：峰值电流5A，低导通电阻（典型210mΩ，HS+LS）。
• ‌电流检测‌：集成3路CSA，无需外部分流电阻，增益可调（0.25V/A至2V/A）。
• ‌低功耗模式‌：睡眠模式电流低至1.5µA（12V供电时）。
• ‌PWM频率‌：支持高达200kHz的PWM频率。

‌3. 型号与封装‌

• ‌DRV8311H‌：硬件接口（通过电阻配置参数），24引脚WQFN封装（3mm×3mm）。
• ‌DRV8311S‌：SPI接口，支持寄存器配置与诊断。
• ‌DRV8311P‌：tSPI接口，支持多设备同步控制。

‌4. 应用场景‌

• 无人机云台、咖啡机、真空机器人、洗衣机泵、服务器风扇等。
• 支持1S至4S电池应用（如5V/9V/12V/18V系统）。

‌5. 功能模式‌

• ‌6x PWM模式‌：独立控制高低边MOSFET，支持Hi-Z状态。
• ‌3x PWM模式‌：仅控制高边MOSFET，低边固定或Hi-Z。
• ‌PWM生成模式‌（仅SPI/tSPI型号）：内部生成PWM，支持正弦/FOC控制。

‌6. 保护机制‌

• ‌电源保护‌：VM/VIN_AVDD/AVDD欠压锁定、电荷泵欠压（CPUV）。
• ‌故障管理‌：OCP支持自动重试或锁存模式，热关断阈值190°C（典型值）。
• ‌故障指示‌：nFAULT引脚输出，SPI型号可读取详细故障寄存器。

‌7. 设计支持‌

• ‌布局建议‌：强调低电感布线，分离功率地（PGND）与模拟地（AGND）。
• ‌热管理‌：通过PCB散热焊盘（RθJA 42.6°C/W）优化热性能。

‌8. 典型应用电路‌

• 外部元件包括VM/VIN_AVDD去耦电容、CSAREF参考电容及AVDD负载电容（0.7-7µF）。
• 电流检测输出（SOx）需接RC滤波器以抑制高频噪声。