当前位置：首页 > news >正文

FOC系列（六）----学习DRV8313/MS8313芯片，绘制驱动板

news 2025/9/12 6:11:45

声明：本人水平有限，博客可能存在部分错误的地方，请广大读者谅解并向本人反馈错误。

一、 DRV8313芯片

1.1 功能框图

数据手册前面一些芯片简介这里就不赘述了，可以点击链接去查看TI的数据手册：DRV8313数据手册。
下面直接看芯片内部框图：
在这里插入图片描述

内部降压模块，VM供电之后出来3.3V，为内部提供参考和为寄存器供电。
电荷泵模块，主要通过升压为高边MOSFET提供栅极驱动电压。
逻辑控制单元，外部输入PWM波以及EN引脚，通过逻辑控制驱动内部NMOSFET。此外，还有RESET和SLEEP控制引脚，通过外部控制复位芯片或者使芯片进入睡眠。
过流保护模块，当输出的电流超过阈值时，芯片会进入保护状态（禁止三相输出）。

1.2 芯片引脚功能

下图是芯片的引脚分布：
在这里插入图片描述
下面按照数据手册的说明，介绍引脚的功能，已经在设计原理图时需要注意的点。

1.2.1 电源和接地引脚

引脚标号	名称	描述	外部连接
1	CP1	电荷泵飞跨电容	使用0.01uF 100V电容连接CP1和CP2引脚
2	CP2	电荷泵飞跨电容	使用0.01uF 100V电容连接CP1和CP2引脚
12，20,28，PPAD（芯片背面大焊盘）	GND	接地	连接至电源地
15	V3P3OUT	芯片3.3V输出	通过0.47uF 6.3V的电容连接到GND，允许该输出电压为其他芯片供电
3	VCP	高边MOSFET栅极驱动电压	通过0.1uF 16V电容连接至VM
4,11	VM	芯片供电引脚	外部电源供电引脚，允许电压范围：8.2V-60V。使用至少10uF电容（电容耐压尽量大于供电电压两倍，如供电电压24V，则耐压需要50V）连接到GND

1.2.2 控制引脚与状态引脚

引脚标号	名称	描述	外部连接
26	EN1	通道1使能引脚	输入高电平使能输出1，内部有下拉电阻
24	EN2	通道2使能引脚	输入高电平使能输出2，内部有下拉电阻
22	EN3	通道3使能引脚	输入高电平使能输出3，内部有下拉电阻
27	IN1	PWM输入引脚1	逻辑输入控制输出1的电平，内部有下拉电阻
25	IN2	PWM输入引脚2	逻辑输入控制输出2的电平，内部有下拉电阻
23	IN3	PWM输入引脚3	逻辑输入控制输出3的电平，内部有下拉电阻
16	nRESET	复位引脚	输入低电平时复位芯片，并禁用输出，内部有下拉电阻
17	nSLEEP	睡眠模式	高电平时使能芯片，低电平时芯片进入睡眠（低功耗）模式，内部有下拉电阻
18	nFAULT	错误引脚	当芯片内部出现错误（如过温，过流，欠压等）时，该引脚会输出低电平

上表中前8个引脚均为输入，即通过外部输入DRV8313；最后的nFAULT引脚为DRV8313输出引脚。

1.2.3 比较器

引脚标号	名称	描述	外部连接
13	COMPN	比较器负极输入	比较器负极输入
12	COMPP	比较器正极输入	比较器正极输入
19	nCOMPO	比较器输出	比较器输出，开漏输出

1.2.4 输出引脚

引脚标号	名称	描述	外部连接
5	OUT1	输出1	接到电机U相
8	OUT2	输出2	接到电机V相
9	OUT3	输出3	接到电机W相
6	PGND1	输出1的GND	接到GND，或者低侧电流反馈电阻
7	PGND2	输出2的GND	接到GND，或者低侧电流反馈电阻
10	PGND3	输出3的GND	接到GND，或者低侧电流反馈电阻

1.3 供电电压与逻辑电压

数据手册中提供的VM供电电压范围为8-60V；GND的电压波动范围在-0.5-0.5V；DRV8313自带的3.3V输出最大可以提供10mA的负载电流，这一点需要注意：使用时要关注其他芯片的工作电流范围。
在这里插入图片描述
此外，逻辑低电平<0.7V（一般是0.6V），高电平为2.2V-5.25V。

1.4 功能描述

DRV8313包含三个半H桥驱动电路，所有低侧FET的源极端子端接于单独的引脚（GND 1、GND 2和GND 3），可以在每个输出端使用低端电流检测电阻，用于计算AB相电流。也可以将这三个电阻连接到一个低端检测电阻。如果不需要计算电流，则可以将三个引脚直接接地。注意：如果使用低端检测电阻计算电流，需要保证GND1、GND2或GND3引脚上的电压不超过±500 mV。
INx输入引脚直接控制OUTx输出的状态（高电平或低电平）; ENx输入引脚使能或禁用OUTx驱动器。逻辑如下表所示：
在这里插入图片描述
可以看出，当ENx为低电平时，OUTx为高阻态，即没有输出；当ENx为高电平，那么OUTx会跟多INx输入电平的高低进行输出。
由于芯片内部使用N沟道MOSFET，因此需要有高于VM电源的栅极驱动电压，使高端MOSFEI导通，以驱动电机。DRV8313集成了一个电荷泵电路，可产生高于VM电源的电压，电荷泵需要两个外部电容来工作，这俩电容的使用，可以参考框图和引脚描述。当nSLEEP为低电平有效时，电荷泵关闭。
当nRESET引脚输入低电平，芯片会被重置，同时禁用输出驱动器并忽略所有的输入引脚。
当nSLEEP引脚输入低电平，芯片会进入低功耗睡眠状态：状态将禁用输出驱动器，停止栅极驱动电荷泵，重置所有内部逻辑（包括故障），并停止所有内部时钟。在此状态下，器件忽略所有输入，直到nSLEEP被输入高电平。从睡眠模式返回时，在电机驱动器完全工作之前，必须经过一段时间（约1 ms）。注意，V3P3调节器在睡眠模式下保持工作状态。

1.5 芯片使用

DRV8313最典型的应用是驱动三相无刷直流电机，此外，也可以驱动一个直流电机和一个电磁阀，也可以分三路驱动负责。一般是去驱动直流无刷电机：
在这里插入图片描述

二、 MS8313芯片

这个芯片时国产芯片，封装和DRV8313一样，引脚分布也是一样的，所以可以直接代替DRV8313驱动电机，有一点需要注意：MS8313的VM供电电压最大到40V。下面链接是MS8313的数据手册，有需要的可以看一下：MS8313数据手册。

三、DRV8313电路板绘制

本来想着将DRV8313和STM32绘制在一起，但是突然想起来不能落下DRV8301，所以我打算将DRV8301和DRV8313以及STM32F405RGT6绘制成一个一体板，所以在这就先放DRV8313的原理图部分吧，后续博客会持续把一体板的原理图放上来的。
在这里插入图片描述

最后把DRV8301驱动2804云台电机的视频给各位读者看一下，目前电路板和代码都存在问题，只能进行开环转，等后续电路板和代码没啥问题了，会给各位再写几篇博客的。