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门极驱动器DRV8353M设计（二）

news 来源：原创 2025/5/14 5:46:42

13.3.4.4 MOSFET VDS 感测 (SPI Only)

13.3.5 Gate Driver保护回路

13.3.5.1 VM 电源和 VDRAIN 欠压锁定 (UVLO)

13.3.5.2 VCP 电荷泵和 VGLS 稳压器欠压锁定 (GDUV)

13.3.5.3 MOSFET VDS过流保护 (VDS_OCP)

13.3.5.3.1 VDS Latched Shutdown (OCP_MODE = 00b)

13.3.5.3.2 VDS Automatic Retry (OCP_MODE = 01b)

13.3.5.3.3 VDS Report Only (OCP_MODE = 10b)

13.3.5.3.4 VDS Disabled (OCP_MODE = 11b)

13.3.5.4 过流保护 (SEN_OCP)

13.3.5.5 栅极故障监测 (GDF)

13.3.5.6过流软关断（软OCP）

13.3.5.7 过温警告(OTW)

13.3.5.8 热关断 (OTSD)

13.3.5.9 故障表

故障FAULT

故障发生的条件CONDITION

配置CONFIGURATION

故障响应REPORT

MOS栅极状态GATE DRIVER

恢复(也就是清故障)RECOVERY

这篇文章主要讲的是DRV8353M系列的故障监测及保护机制

13.3.4.4 MOSFET VDS 感测 (SPI Only)

这部分也是用于电流检测的，只不过不使用采样电阻，而是使用底边MOS的内阻。通过将CSA_FET 位置1是能该模式。此时放大器的同向输入端连接到SHx，SPx引脚必须要连接在底边MOS的源极。于此同时无论LS_REF是何值，低边VDS监测器的反向输入端会强制连接到SNx。

使用该模式的时候，底边MOS相当于是采样电阻，所以和采样电阻一样，SHx和 SNx的PCB走线需要用开尔文接法。

采样电阻检测电流和VDS检测电流的IC内部电路连接如下图所示。在该模式下，放大器在tDRIVE结束之后就使能，内部连接如Figure 13-29所示。在低边MOS接收到关闭信号后VDS检测电流关闭，SPx和SNx在内部连接在一起。

13.3.5 Gate Driver保护回路

DRV835x 系列针对 VM 欠压、电荷泵和低侧稳压器欠压、MOSFET VDS过流、栅极驱动器短路和过温事件提供了全方位的保护。

13.3.5.1 VM 电源和 VDRAIN 欠压锁定 (UVLO)

在任何时候 VM 引脚上的输入电源电压降至低于 VVM_UV 阈值或 VDRAIN 引脚上的电压降至低于 VVDR_UV，则会禁用所有外部MOSFET，禁用电荷泵，并且nFAULT引脚输出低电平报故障。FAULT和 UVLO在寄存器中的标志位被锁存为高电平。欠压条件消失后，器件将继续正常运行（栅极驱动器运行且释放nFAULT引脚）。但是UVLO位保持设置状态，直到通过CLR_FLT位或ENABLE 引脚复位才能清除。 VM 电源或 VDRAIN 欠压也可能导致报告VCP电荷泵或VGLS稳压器欠压情况。这是预期行为，因为 VCP 和 VGLS 电源电压取决于VM和VDRAIN引脚电压。

13.3.5.2 VCP 电荷泵和 VGLS 稳压器欠压锁定 (GDUV)

在任何时候 VCP 引脚（电荷泵）上的电压降至低于 VVCP_UV 阈值或 VGLS 引脚上的电压降至低于 VVGLS_UV 阈值，则会禁用所有外部 MOSFET，并且nFAULT引脚输出低电平报故障。FAULT和GDUV位在寄存器中的标志位被锁存为高电平。欠压条件消失后，器件将继续正常运行（栅极驱动器运行且释放 nFAULT 引脚）。GDUV位保持设置状态，直到通过CLR_FLT位或 ENABLE引脚复位才能清除。在SPI 器件上，可以通过将DIS_GDUV位设置为高电平禁用该保护功能。在硬件接口器件上，始终启用 GDUV 保护功能。

13.3.5.3 MOSFET VDS过流保护 (VDS_OCP)

可以通过监测外部 MOSFET RDS(on) 上的VDS 电压降来检测 MOSFET 过流事件。如果MOSFET上的电压超过 VVDS_OCP 阈值，并且持续超过tOCP_DEG 抗尖峰脉冲时间，则会识别出 VDS_OCP 事件并且寄存器OCP_MODE位相应置位。在硬件接口器件上，可以通过 VDS 引脚设置 VVDS_OCP 阈值，抗尖峰脉冲时间tOCP_DEG 固定为 4µs，OCP_MODE配置为 8ms自动重试模式，但可以通过将 VDS 引脚连接到 DVDD 将其禁用。在 SPI 器件上，可以通过VDS_LVL SPI寄存器设置 VVDS_OCP阈值，通过 OCP_DEG SPI寄存器设置抗尖峰脉冲时间tOCP_DEG，而OCP_MODE 位可以设置在四种不同的模式下运行：VDS 锁存关断、VDS 自动重试、VDS 仅报错以及VDS 被禁用。

默认情况下，MOSFET VDS 过流保护在逐周期 (CBC) 模式下运行。可以通过 SPI 寄存器禁用该模式。在逐周期 (CBC) 模式下，PWM输入新的上升沿将清除现有的过流故障。

此外，在SPI器件上，可以设置 OCP_ACT 寄存器设置值以链接和单独关断模式之间的VDS_OCP 过流响应。当 OCP_ACT 为 0 时，VDS_OCP 故障只会影响发生故障的半桥。当 OCP_ACT 为 1 时，三个半桥都将响应VDS_OCP 故障。OCP_ACT 默认为 0，为单独关断模式。

13.3.5.3.1 VDS Latched Shutdown (OCP_MODE = 00b)

在该模式下发生VDS_OCP 事件后，所有外部 MOSFET 都被禁用，并且nFAULT 引脚被驱动为低电平。FAULT和 VDS_OCP相应的OCP位寄存器中被锁存为高电平。VDS_OCP条件消失并通过 CLR_FLT 位或 ENABLE 复位脉冲发出清除故障命令后，器件将继续正常运行（栅极驱动器运行且释放 nFAULT 引脚）。

13.3.5.3.2 VDS Automatic Retry (OCP_MODE = 01b)

在该模式下发生VDS_OCP 事件后，所有外部 MOSFET 都被禁用，并且nFAULT 引脚被驱动为低电平。FAULT和 VDS_OCP相应的OCP位寄存器中被锁存为高电平。

在一段时间tRETRY之后重新进入正常模式，在此期间FAULT和 VDS_OCP相应的OCP位寄存器中被持续锁存，直到tRETRY过后才释放。

13.3.5.3.3 VDS Report Only (OCP_MODE = 10b)

在该模式下发生VDS_OCP 事件后，nFAULT 引脚被驱动为低电平。FAULT和 VDS_OCP相应的OCP位寄存器中被锁存为高电平。但是不影响MOS的驱动。

VDS_OCP条件消失并通过 CLR_FLT 位或ENABLE 复位脉冲发出清除故障命令后，FAULT引脚释放。

13.3.5.3.4 VDS Disabled (OCP_MODE = 11b)

发生VDS_OCP 事件后，不会有任何反应。

13.3.5.4 过流保护 (SEN_OCP)

使用 SP 引脚检测外部电流感测电阻上的压降来监测半桥过流，过流和过压保护的机制都是一样的，只不过相应的标志位不同而已。不在赘述。这里直接给出原文。

13.3.5.5 栅极故障监测 (GDF)

通过监视GHx和GLx引脚可以判断在规定的时间tDRIVE内栅极的电压是否达到预期值，如果没有就会报错。如果 GHx 或 GLx 引脚短接到 PGND、SHx 或 VM 引脚，则可能会遇到该故障。如果设置的驱动电流IDRIVE太小，tDRIVE内栅极的电压没有达到预期值会导致该故障。

检测到栅极驱动故障后，会禁用所有外部MOSFET，并且会将nFAULT引脚驱动为低电平。，FAULT、GDF和相应的VGS寄存器位被锁存为高电平。栅极驱动器故障消失并通过通过 CLR_FLT 位或ENABLE 复位脉冲发出清除故障命令后，FAULT引脚释放，器件将继续正常运行在 SPI 器件上，将 DIS_GDF_UVLO 位设置为高电平会禁用该保护功能。

13.3.5.6过流软关断（软OCP）

在发生MOSFET过流/过压故障的情况下，驱动器使用特殊的关断序列来保护驱动器和 MOSFET 免受大电压开关瞬态的影响。在出现过流/过压故障时，我们通常会迅速关闭MOSFET，但是如果快速关闭外部 MOSFET，会产生一个很大的瞬态电压，为缓解该问题，DRV8353M系列器件在关闭 MOSFET期间（因过流/过压导致的mos关断）会减小高侧和低侧栅极驱动器的 IDRIVEN 下拉电流设置值。如果编程设定的 IDRIVEN 值小于 1100mA，则将 IDRIVEN 值设置为最小 IDRIVEN 设置值。如果编程的 IDRIVEN 值大于或等于 1100mA，则 IDRIVEN值会减小七个代码设置值（看寄存器的时候再讲）。

13.3.5.7 过温警告(OTW)

如果结温超过热警告 (TOTW) 的触发点，则会在 SPI 器件的寄存器中置一 OTW 位。不会执行任何其他操

作，并且会继续运行。当内核温度降至低于热警告的滞环点时，OTW位会自动清除。如果通过 SPI 寄存器将OTW_REP 位设为 1，可以通过nFAULT引脚和 FAULT 位进行报故障。

13.3.5.8 热关断 (OTSD)

如果结温超过热关断(TOTSD)的触发点，则会禁用所有外部 MOSFET，关闭电荷泵，并将 nFAULT 引脚驱动为低电平。此外，FAULT 和 TSD 位会被锁存为高电平。过热条件消失后，器件将继续正常运行且释放nFAULT引脚。TSD位保持锁存为高电平，指示发生了热事件，直到通过 CLR_FLT 位或ENABLE 复位脉冲发出清除故障命令后TSD位才会被释放。

注：该功能是必须的，不能被禁用。