DRV8301 硬件參數分析

1. 電源與驅動能力

輸入電壓范圍：PVDD1（主電源）6V~60V，PVDD2（降壓轉換器電源）3.5V~60V，支持寬電壓應用場景。

驅動電流：1.7A 源極驅動電流（Source）和 2.3A 灌電流（Sink），可配置三檔峰值電流（1.7A/0.7A/0.25A），適配不同功率 MOSFET。

自舉驅動：支持 100% 占空比，通過自舉電容（BST_X 引腳）實現高側 MOSFET 驅動，適用于電機連續運行。

2. 集成功能模塊

電流檢測：兩路差分電流分流放大器，增益可編程（10/20/40/80 V/V），支持雙向電流檢測，輸出偏移可調（基于 REF 引腳電壓）。

降壓轉換器：集成 1.5A 降壓轉換器（Buck），輸出電壓和開關頻率可調，為 MCU 或其他外設供電。

保護特性：

過流保護（OCP）：通過 VDS 監測 MOSFET 電流，閾值可編程，支持四種保護模式（限流、鎖存關斷、僅報告、禁用）。

欠壓 / 過壓保護：PVDD1、GVDD 欠壓鎖定（UVLO），GVDD 過壓鎖定（OVLO）。

過溫保護：兩級溫度檢測（預警 OTW 和關斷 OTSD），通過 nOCTW 和 nFAULT 引腳報告。

3. 接口與控制

PWM 輸入模式：支持 6-PWM（獨立控制高低側）和 3-PWM（互補控制），兼容不同電機控制算法。

SPI 通信：16 位 Slave 模式，配置寄存器（如增益、死區時間、保護閾值）并讀取狀態（故障代碼、電流數據）。

死區時間：通過 DTC 引腳外接電阻調節（50ns~500ns），防止上下橋臂直通。

典型應用場景與電路設計

1. 典型應用場景

電機類型：三相 BLDC/PMSM 電機，適用于電動自行車、機器人、工業自動化、泵類設備等。

系統架構：外部 MOSFET 構成三相半橋，DRV8301 提供驅動、電流檢測和保護，降壓轉換器為 MCU 供電，SPI 實現參數配置與故障反饋。

2. 關鍵電路設計要點

電源濾波：

PVDD1/PVDD2 需并聯 ≥4.7μF 陶瓷電容（耐壓匹配輸入電壓），靠近芯片引腳降低紋波。

GVDD（內部柵極驅動電源）接 2.2μF 電容，DVDD/AVDD 接 1μF 電容，確保穩定供電。

自舉電路：

每個半橋的 BST_X 與 SH_X 引腳間接 0.1μF 自舉電容（耐壓 ≥16V），確保高側 MOSFET 驅動電壓。

電流檢測：

檢測電阻串聯在低側 MOSFET 源極，SPx 接電阻接地端（提升共模抑制比），SNx 接電阻另一端。

REF 引腳接外部參考電壓（2V~6V），輸出電壓公式：$V_O=V_{REF}/2?G\times (S{N}_X?S{P}_X)$。

保護配置：

過流閾值通過 SPI 寄存器設置（OC_ADJ_SET），需結合 MOSFET 的 RDS (on) 計算（$I_{trip}=V_{DS\_OC}/R_{DS(on)}$）。

死區時間電阻（DTC 引腳）根據 MOSFET 開關速度調整，避免直通風險。

3. 時序與控制

EN_GATE 信號：低電平時進入低功耗模式，高電平啟動驅動和檢測模塊；復位脈沖需 >20μs 或 <10μs，避免 10~20μs 區間導致響應異常。

SPI 通信：時鐘頻率 ≤20MHz，nSCS 低電平時有效，確保數據在上升沿采樣、下降沿輸出。

PCB 布局（Layout）注意事項

1. 接地與電源處理

PowerPAD 處理：芯片底部的 PowerPAD 必須通過焊盤連接到 PCB 接地層，增加過孔提升散熱和接地可靠性。

模擬與數字地：AGND（模擬地）通過短粗走線或銅箔直接連接到 PowerPAD（GND），減少地環路噪聲。

旁路電容布局：所有電源引腳（PVDD1、PVDD2、GVDD 等）的旁路電容緊鄰引腳放置，走線短且寬，降低阻抗。

2. 信號走線

高側驅動路徑：BST_X 到 SH_X 的自舉電容走線盡量短，避免寄生電感影響驅動電壓。

電流檢測走線：SPx/SNx 引腳到檢測電阻的走線差分等長，避免噪聲耦合，使用覆地屏蔽。

PWM 輸入與 SPI 信號：數字信號線遠離功率路徑，SPI 時鐘（SCLK）和數據（SDI/SDO）走線控制阻抗，必要時加濾波電容。

3. 散熱設計

** Thermal Pad**：PCB 底層設置大面積銅箔作為散熱層，通過過孔與 PowerPAD 連接，提升結到板的散熱效率（RθJB = 17.5°C/W）。

元件布局：功率器件（MOSFET、電感）與 DRV8301 保持適當間距，避免局部過熱，必要時添加散熱片。

4. 其他注意事項

ESD 保護：敏感引腳（如 REF、SPI 接口）添加 ESD 二極管，避免靜電損壞。

信號完整性：高頻開關節點（如 PH 引腳）走線避免直角，減少 EMI 輻射；使用差分探頭測量電流檢測信號，確保精度。

總結

DRV8301 集成度高，適用于三相電機驅動，設計時需重點關注電源濾波、保護閾值配置、自舉電路可靠性及 PCB 散熱與接地。合理選擇外部元件（如自舉電容、檢測電阻）并遵循布局準則，可有效提升系統穩定性和效率，滿足工業、消費電子等場景的需求。