代码收藏家 TI雨刮器驱动芯片DRV8703-Q1芯片内部结构及工作原理解析
DRV8703-Q1 芯片内部结构和原理
DRV8703-Q1 是德州仪器（TI）推出的一款高效、集成度高的电机驱动器，适用于各种汽车应用。该芯片具有集成的门驱动器、低压降稳压器、充电泵、SPI 接口以及各种保护功能。以下是该芯片的内部结构和关键模块的作用：
内部结构和功能模块
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电源管理模块
- VCP, VM：VM 是外部电压输入，一般为电源电压，VCP 是通过充电泵产生的较高电压，用于驱动高端 MOSFET 的栅极。
- Charge Pump（充电泵）：该模块通过 CPH 和 CPL 进行操作，提升电压以便为高端 MOSFET 提供足够的栅极驱动电压。
- LDO（低压差稳压器）：芯片内部有 3.3V 和 5V 的 LDO，分别为逻辑电路和其他内部电路提供稳定的电源。
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控制输入
- IN1/PH, IN2/EN：这些引脚用于控制 H 桥的工作状态，IN1/PH 控制方向，IN2/EN 用于使能电机驱动。
- nSLEEP：用于进入低功耗模式。
- MODE：用于选择不同的工作模式，比如 PWM 或者混合模式。
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门驱动器（Gate Driver）
- GH1, GL1, SH1：这些引脚用于驱动外部的 H 桥 MOSFET。GH1 是高端 MOSFET 的栅极驱动，GL1 是低端 MOSFET 的栅极驱动，SH1 是高端 MOSFET 的源极连接点。
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电流调节
- SP, SN：这些引脚用于连接电流检测电阻，从而实现电流检测和调节。
- SO：这是电流感应放大器输出，可以连接到 ADC 或者其他电流检测电路。
- VREF：这是电流调节参考电压，决定了电流检测的基准电压。
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输出和保护
- FAULT, nWRDLT：这些引脚用于指示故障状态或者驱动故障保护电路。
- SPI 接口（SCLK, SDI, SDO, nSCS）：用于芯片配置和数据通信。
关键引脚作用
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CPH 和 CPL
- 作用：CPH（充电泵高端）和 CPL（充电泵低端）用于连接外部电容，通过充电泵产生高于电源电压的电压（VCP）。
- 工作原理：充电泵通过切换开关和电容充电、放电来提升电压。相比于升压电路（Boost），充电泵更适合于低功耗、轻负载的应用。
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VCP
- 作用：VCP 是通过充电泵产生的提升电压，主要用于驱动高端 MOSFET 的栅极，确保 MOSFET 可以完全导通。
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IN1/PH 和 IN2/EN
- IN1/PH：用于控制 H 桥方向，可以输入 PWM 信号控制电机转速。
- IN2/EN：用于使能电机驱动，可以输入使能信号或控制电机停转。
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nSLEEP
- 作用：用于控制芯片进入低功耗睡眠模式，减少待机功耗。
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MODE
- 作用：用于选择工作模式，如全桥模式、半桥模式或 PWM 控制模式。
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VDRAIN
- 作用：连接到 H 桥的漏极，作为高压供电输入，用于提供驱动电压。
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GH1, SH1
- GH1：高端 MOSFET 栅极驱动，用于驱动外部 MOSFET 的栅极电压。
- SH1：高端 MOSFET 的源极连接点，既是高端 MOSFET 的参考电压，也是高端 MOSFET 的电流返回路径。
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SP 和 SN
- 作用：SP（电流检测正端）和 SN（电流检测负端）用于连接电流检测电阻，通过检测电阻上的压降来感知电流大小。
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SO
- 作用：电流感应放大器输出，可以提供电流检测信号给外部电路进行监测或控制。
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VREF
- 作用：参考电压输入，用于设置电流调节的基准电压，决定了电流检测的精度和范围。
为什么使用充电泵而不是 Boost 电路
充电泵和 Boost 电路都是用于电压升压的技术，但它们的应用场景有所不同：
在 DRV8703-Q1 中，使用充电泵是因为它可以在较低的功耗下提供稳定的高电压，适合于驱动 MOSFET 的栅极，而无需增加额外的功耗和复杂性。
作者：空间机器人
