低侧数字输出驱动器DRV8803浪涌防护方案

本文主要是针对低侧数字输出驱动器DRV8803的浪涌防护方案，采用湖南静芯研发的TDS浪涌保护器件对芯片进行浪涌防护，保护设备免受电气系统中的浪涌电压或浪涌电流的损害，确保设备的安全性。

一、DRV8803介绍

DRV8803 是提供具有过流保护功能的 4 通道低侧驱动器。该器件具有内置二极管，用于钳位感性负载产生的关断瞬变，可用于驱动单极步进电机、直流电机、继电器、螺线管或其他负载。该设备通过简单的并行接口进行控制，其内部关断功能可用于过流保护、短路保护、欠压锁定和过热，故障由故障输出引脚指示。DRV8803 采用 20 引脚热增强型 SOIC 封装、16 引脚 HTSSOP 封装和 16 引脚 SOT-23-THN 封装。

二、TDS器件介绍

TDS(平缓钳位浪涌抑制器)具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能及稳定的温度特性，可为系统提供更全面保护。当 EOS 事件来临时，瞬态电压攀升至超过集成精密触发器所设定的击穿电压（VBR）阈值，触发电路精确的开启内置泄流场效应晶体管，有效的将瞬态高压与大电流安全释放到地。由于TDS的内置泄流场效应晶体管具有极低的导通电阻，其钳位电压在额定峰值脉冲电流范围内几乎是恒定的。

在选择浪涌防护器件时，许多工程师会优先选择TVS二极管，实际上大电流TDS芯片在成本和性能、面积上比TVS更具优势。TDS器件的优势如下：

1. 在提供相同保护的情况下，TDS耗散浪涌能量较小，能通过自身特性将过压与过流事件高效泄放到地，从而避免增加自身热损耗。

2. TDS器件体积小巧，结构紧凑，为硬件工程师设计高度集成型解决方案提供了更优选择。如果应用需要超过单个TDS器件所能提供的特定钳位电压， 可以将多个TDS器件串联，提供了更多的灵活性。

3. TDS器件的钳位电压通常比传统TVS保护设备的钳位电压低30%，减少了系统的电气应力，可以更好的保护后端IC，也为系统中的其他组件创造了更大的安全余量。

4. TDS器件在额定峰值脉冲电流范围内拥有几乎恒定的钳位电压。传统TVS二极管的箝位电压随着峰值脉冲电流的增加而增加，而TDS器件的钳位电压在最大峰值脉冲电流之前几乎保持不变。

5. TDS器件的钳位电压在工作温度范围内保持稳定，而传统TVS二极管的钳位电压随温度变化。TDS器件拥有卓越的耐用性，在工作规格内性能不会下降，仍能保证低漏电和高钳位电压。

三、应用方案

图1 应用方案

上图部分展示了具有低侧驱动的数字输入模块的设计。它可用于驱动外部继电器或光电耦合器以驱动晶闸管或24V接触器的线圈，适用于包括空气断路器在内的电网应用。DRV8803器件提供具有过流保护4通道低侧驱动器。它内置二极管以钳位电感负载产生的关断瞬态，使用平钳位瞬态抑制器提供过压和瞬态保护。该器件不能承受负输入，因此使用单向瞬态抑制器。

ESTVS2700DRVR和ESTVS3300DRVR是湖南静芯新推出的TDS平缓浪涌抑制器，均符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在 ±30kV（空气）和 ±30kV（接触）下提供瞬变保护，采用小型 DFN 2mm x 2mm x 0.68mm 6引脚封装。其中ESTVS2700DRVR通常用于保护工作电压为24V、27V的系统，器件的触发电压典型值为31.4V，额定瞬态峰值脉冲电流可达70A(tp=8/20μs)，钳位电压VC为33V以内；ESTVS3300DRVR通常用于保护工作电压为28V、33V、36V的系统。触发电压为38.7V，额定瞬态峰值脉冲电流可达50A(tp=8/20μs)，钳位电压VC为40V以内。

四、器件电气特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

表1 ESTVS2700DRVR电气特性表 表2 ESTVS3300DRVR电气特性表

五、总结与结论

DRV8803作为常用的数字输出驱动器，浪涌防护十分关键。TDS芯片的钳位性能优异、温度特性稳定，在汽车和工业控制领域将会有极大的应用前景和市场。湖南静芯同时推出14V、18V、22V、27V、33V等各种电压等级的TDS平缓浪涌抑制器，可为系统提供更全面保护。

审核编辑 黄宇