系统基本参数

DRV832x 系列智能栅极驱动器容许输入电压：6 ~ 60V，后缀带 R 的为集成 Buck 降压稳压器型号，H/S 后缀二选一，H 为硬件信号型号（可调节的设定由独立信号线以高低电平输入），S 为 SPI 通信型号（可调节的设定由 SPI 总线去更改芯片内部寄存器，并且可调选项相比 H 型号更多）

  • 系统设计输入电压：8 ~ 48V，48V 设计为 12S 锂电池额定电压，将其定为 PVCCmax，因此功率级元件耐压需至少在 1.5 ~ 2 倍 PVCCmax，即 72 ~ 96V 以上。（来源：参考 1）
  • 驱动能力：
    1. 栅极驱动允许最大 1A 拉电流，2A 灌电流，由 DRV832x 内置的电荷泵生成 10-12 V 的栅源电压，支持 100% 占空比（关于电荷泵和自举驱动的区别：3.2 自举电路）
    2. 整体驱动板为双电机驱动，采用两块 DRV8323RSRGZR，每一块驱动 6 个 N 沟道 MOSFET，共 12 个，系统由一块 MCU（暂定 STM32F722RET6）控制。
    3. 电流感测放大器量程按 +- 40A 设计

电路选型

MOSFET

  1. 按照 B 站唐老师（参考 1）的讲解视频，在立创商城中勾选类型为 N 沟道，漏源电压（Vdss）大于 1.5 倍 PVCCmax，连续漏极电流大于 70A，进行筛选。
  2. MOSFET 选型标准：
    • Vdss 尽可能大
    • Vgss（栅源电压）在栅极驱动的输出范围内，以使 MOSFET 能完全开关
    • Rds(on)（通态漏源电阻）尽可能小
    • Qg（总栅极电荷量）尽可能小
  3. 附 DRV832x 参考手册中参考设计部分对于 MOSFET 驱动能力的计算公式（Ivcp 是电荷泵的容量，可查表得到，fPWM 是设计的 PWM 频率，Qg 即为栅极驱动所能驱动的最大栅极电荷量）：
    • 对于 Trapezoidal 120 degree Commutation（六步换向式）：Ivcp > Qg x fPWM
    • 对于 Sinusoidal 180 degree Commutation（正弦波 FOC 驱动）：Ivcp > 3 x Qg x fPWM

电路原理设计

推荐的最小走线宽度：General Routing Techniques mentions 20 mil traces if possible. This is for current handling and signal integrity.

DRV8323 芯片工作时会产生较大温升，因此芯片底部的 EP 焊盘需要连接到连续的地平面，并增加过孔数量以改善散热。

半桥驱动电路

  • 在 TI 参考设计（DRV832x 参考手册 Rev.D P64: Typical Application）的基础上着重考虑每个桥臂的 VCC 端加一个滤波电容（参考 1、参考设计均有，耐压同功率级电路，本文取 2.2uF 100V 1206），以及栅极控制电路的设计。

栅极驱动

关于 DRV832x 的 AGND、PGND、DGND

One thing to note is that all grounds in the DRV8323R are internally connected through antiparallel diodes for ESD protection. So you can't have truly isolated grounds.
DGND is spare ground pin on DRV8323R connected to ground ring of the IC.
AGND is main ground for our internal digital (DVDD) and analog blocks (amplifiers, VREF).
PGND is for VM (charge pump, low-side gate drivers, high-side gate drivers).
BGND is for the BUCK converter.
来源: https://e2e.ti.com/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/793551/drv8323-pgnd-and-agnd-question-on-datasheet
https://e2e.ti.com/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/619062/drv8323r-is-agnd-and-dgnd-and-swapped-in-the-datasheet
https://e2e.ti.com/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/951849/drv8323r-device-power-and-ground-scheme
https://e2e.ti.com/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/767360/drv8320r-drv8320rh-recommended-grounding-scheme
https://e2e.ti.com/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1120674/drv8323-analogue-and-digital-grounds-issue

结论：栅驱内部的这些地均是相连的，所以所有元器件共用一个地平面，且为了保证数字信号噪声最小，功率元件应该保证最短的地回路。

集成 Buck 降压电路

后缀带 R 的型号集成了一个独立的 Buck 降压稳压器，型号为 LMR16006X，支持 4~60V 输入，0.8~60 V, 600 mA 输出。

  • 使用 TI WEBENCH® POWER DESIGNER 工具辅助设计降压电路部分，直接在 part-number 处输入 LMR16006X，输入电压范围（Vin Min ~ Vin Max）为 8 ~ 48V，输出电压（Vout）为 5V，最大输出电流（Iout Max）为器件容许的最大值 0.6A，我们的应用中选择不隔离输出（即不选 Isolated Output），可以看到这个工具为我们提供了四种不同的设计偏向，分别是平衡（Balanced）、经济（Low Cost）、高效率（High Efficiency）、小尺寸（Small Footprint）。同意用户协议后，点击 VIEW DESIGN。请注意该工具需要注册一个 myTI ID。

芯片通讯电路

DRV832x 的 SDO 和 nFAULT 引脚都是开漏输出，因此必须在外部上拉到 3.3V，或使用 MCU 内部的内置上拉电阻。（否则 SPI 会读不到数据）

参考

  1. BiliBili - 唐老师讲电赛: 完美驯服DRV8301 DRV8302 DRV8323芯片
  2. https://oshwhub.com/hbozyq/PingFOCerLite_V2.0
  3. https://www.ti.com.cn/product/cn/DRV8323
  4. https://www.ti.com/product/LMR16006
  5. Best Practices for Board Layout of Motor Drivers (Rev.B)
  6. https://zhuanlan.zhihu.com/p/652729757
  7. 场效应管(MOSFET)_立创商城
  8. [FAQ] Selecting the Best IDRIVE setting and Why this is Essential
  9. Application Note: Best Practices for Board Layout of Motor Drivers
最后修改：2024 年 03 月 19 日
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