JAJSXB4A May   2024  – September 2025 DRV8000-Q1

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 特長
  3. アプリケーション
  4. 説明
  5. デバイスの比較
  6. ピン構成および機能
  7. 仕様
    1. 6.1 絶対最大定格
    2. 6.2 ESD 定格 (車載機器)
    3. 6.3 推奨動作条件
    4. 6.4 熱に関する情報 (RGZ パッケージ)
    5. 6.5 電気的特性
    6. 6.6 タイミング要件
  8. 詳細説明
    1. 7.1 概要
    2. 7.2 機能ブロック図
    3. 7.3 外付け部品
    4. 7.4 機能説明
      1. 7.4.1 ヒータ MOSFET ドライバ
        1. 7.4.1.1 ヒータ MOSFET ドライバ制御
        2. 7.4.1.2 ヒータ MOSFET ドライバの保護
          1. 7.4.1.2.1 ヒータ SH_HS 内部ダイオード
          2. 7.4.1.2.2 ヒータ MOSFET VDS 過電流保護 (HEAT_VDS)
          3. 7.4.1.2.3 ヒータ MOSFET 開放負荷検出
      2. 7.4.2 ハイサイド ドライバ
        1. 7.4.2.1 ハイサイド ドライバ制御
          1. 7.4.2.1.1 ハイサイド ドライバ PWM ジェネレータ
          2. 7.4.2.1.2 定電流モード
          3. 7.4.2.1.3 OUTx HS ITRIP 動作
          4. 7.4.2.1.4 ハイサイド - パラレル出力
        2. 7.4.2.2 ハイサイド ドライバ保護回路
          1. 7.4.2.2.1 ハイサイド ドライバの内部ダイオード
          2. 7.4.2.2.2 ハイサイド ドライバの短絡保護回路
          3. 7.4.2.2.3 ハイサイド ドライバの過電流保護
          4. 7.4.2.2.4 ハイサイド ドライバの開放負荷検出
      3. 7.4.3 エレクトロクロミック ガラス ドライバ
        1. 7.4.3.1 エレクトロクロミック ドライバ制御
        2. 7.4.3.2 エレクトロクロミック ドライバ保護
      4. 7.4.4 ハーフ ブリッジ ドライバ
        1. 7.4.4.1 ハーフブリッジ制御
        2. 7.4.4.2 OUT1 および OUT2 ハイサイド ドライバ モード
        3. 7.4.4.3 ハーフ ブリッジ レジスタ コントロール
        4. 7.4.4.4 ハーフ ブリッジ ITRIP レギュレーション
        5. 7.4.4.5 ハーフブリッジの保護と診断
          1. 7.4.4.5.1 ハーフブリッジ オフ状態診断(OLP)
          2. 7.4.4.5.2 ハーフ ブリッジ開放負荷検出
          3. 7.4.4.5.3 ハーフ ブリッジ過電流保護
      5. 7.4.5 ゲート ドライバ
        1. 7.4.5.1 入力 PWM モード
          1. 7.4.5.1.1 ハーフブリッジ制御
          2. 7.4.5.1.2 H ブリッジ制御
          3. 7.4.5.1.3 DRVOFF - ゲート ドライバ シャットオフ ピン
        2. 7.4.5.2 ゲート ドライバ - 機能ブロック図
          1. 7.4.5.2.1  スマート ゲート ドライバ
          2. 7.4.5.2.2  機能ブロック図
          3. 7.4.5.2.3  スルーレート制御 (IDRIVE)
          4. 7.4.5.2.4  ゲート ドライブ ステート マシン (TDRIVE)
            1. 7.4.5.2.4.1 tDRIVE 計算例
          5. 7.4.5.2.5  伝搬遅延の低減 (PDR)
          6. 7.4.5.2.6  PDR 事前充電 / 事前放電制御ループ動作の詳細
          7. 7.4.5.2.7  PDR 充電 / 放電後の制御ループ動作の詳細
            1. 7.4.5.2.7.1 PDR の充電後 / 放電後の設定
          8. 7.4.5.2.8  駆動およびフリーホイール MOSFET の検出
          9. 7.4.5.2.9  自動デューティ サイクル補償 (DCC)
          10. 7.4.5.2.10 閉ループ スルー時間制御 (STC)
            1. 7.4.5.2.10.1 STC 制御ループのセットアップ
        3. 7.4.5.3 トリプラー (2 段) チャージ ポンプ
        4. 7.4.5.4 広同相差動電流シャント アンプ
        5. 7.4.5.5 ゲート ドライバ保護回路
          1. 7.4.5.5.1 MOSFET VDS 過電流保護 (VDS_OCP)
          2. 7.4.5.5.2 ゲート ドライバ フォルト (VGS_GDF)
          3. 7.4.5.5.3 オフライン短絡とオープン負荷検出 (OOL / OSC)
      6. 7.4.6 センス出力(IPROPI)
      7. 7.4.7 保護回路
        1. 7.4.7.1 フォルト リセット (CLR_FLT)
        2. 7.4.7.2 DVDD ロジック電源パワーオン リセット (DVDD_POR)
        3. 7.4.7.3 PVDD 電源低電圧監視 (PVDD_UV)
        4. 7.4.7.4 PVDD 電源過電圧監視 (PVDD_OV)
        5. 7.4.7.5 VCP チャージ ポンプ低電圧誤動作防止 (VCP_UV)
        6. 7.4.7.6 サーマル クラスタ
        7. 7.4.7.7 ウォッチドッグ タイマ
        8. 7.4.7.8 障害検出と応答の概略表
    5. 7.5 プログラミング
      1. 7.5.1 シリアル・ペリフェラル・インターフェイス (SPI)
      2. 7.5.2 SPI フォーマット
      3. 7.5.3 タイミング図
  9. DRV8000-Q1 レジスタ マップ
    1. 8.1 DRV8000-Q1_STATUS レジスタ
    2. 8.2 DRV8000-Q1_CNFG レジスタ
    3. 8.3 DRV8000-Q1_CTRL レジスタ
  10. アプリケーションと実装
    1. 9.1 アプリケーション情報
    2. 9.2 代表的なアプリケーション
      1. 9.2.1 設計要件
      2. 9.2.2 詳細な設計手順
        1. 9.2.2.1 IDRIVE 計算例
        2. 9.2.2.2 tDRIVE 計算例
        3. 9.2.2.3 最大 PWM スイッチング周波数
        4. 9.2.2.4 電流シャント アンプの構成
    3. 9.3 初期設定
    4. 9.4 電源に関する推奨事項
      1. 9.4.1 バルク容量の決定
    5. 9.5 レイアウト
      1. 9.5.1 レイアウトのガイドライン
      2. 9.5.2 レイアウト例
  11. 10デバイスおよびドキュメントのサポート
    1. 10.1 ドキュメントの更新通知を受け取る方法
    2. 10.2 サポート・リソース
    3. 10.3 商標
    4. 10.4 静電気放電に関する注意事項
    5. 10.5 用語集
  12. 11プロダクション前の改訂履歴
  13. 12メカニカル、パッケージ、および注文情報
    1. 12.1 付録:パッケージ オプション
    2. 12.2 テープおよびリール情報

ハーフ ブリッジ ITRIP レギュレーション

デバイスのハーフブリッジには、ITRIP と呼ばれるオプションの固定周波数負荷電流調整機能があります。具体的にはアクティブな出力電流を、OUTx_ITRIP_LVLで決定される設定済み電流スレッショルドと比較します。OUT1-2 には 2 つの ITRIP 電流スレッショルドがあり、OUT3-6 には 3 つの電流スレッショルド オプションもあります。ITRIP スレッショルド、イネーブル、およびタイミング設定は、HB_ITRIP_CONFIGHB_ITRIP_FREQ、および HB_ITRIP_DGで各ハーフ ブリッジに対して個別に設定されます。

このデバイスには常にイネーブルになる複数のドライバが内蔵されているため、ITRIP ハーフブリッジ レギュレーション中の消費電力を低減する目的でフリーホイール構成があります。同期整流(MOSFET)により、非同期整流(ダイオード)に比べて消費電力が低くなります。ハーフブリッジのフリーホイール動作は、非同期 (パッシブ フリーホイール) と同期整流 (アクティブ フリーホイール) の間で構成可能です。ITRIP レギュレーション中のハーフブリッジの同期整流は、構成レジスタ HB_OUT_CNFG1NSR_OUTx_DIS ビットを設定することでイネーブルになります。

ITRIP 検出は各ハーフブリッジのハイサイドおよびローサイド MOSFET の両方で行われ、ブランキングは内部で制御されます。

設定可能な ITRIP タイミング パラメータは、周波数およびグリッチ除去です。以下の表に、ITRIP の設定オプションをまとめます。

表 7-26 ハーフ ブリッジの ITRIP 同期整流設定
NSR_OUTx_DIS ITRIP ハーフブリッジのオフ時間応答
0b ハイ インピーダンス
1b 相補型 MOSFET がオン
表 7-27 ハーフ ブリッジの ITRIP 電流スレッショルド
ハーフ ブリッジ ITRIP 電流スレッショルド(標準値) OUTx_ITRIP_LVL
OUT6 6.2A 10b
5.4A 01b
2.3A 00b
OUT5 7.6A 10b
6.6A 01b
2.9A 00b
OUT3 および OUT4 3.4A 10b
2.5A 01b
1.3A 00b
OUT1 および OUT2 0.875A 1b
0.7A 0b
表 7-28 ITRIP タイミング - グリッチ除去オプション
グリッチ除去時間 OUTx_ITRIP_DG
2μs 00b
5μs 01b
10 μs 10b
20 μs 11b
表 7-29 ITRIP タイミング - 周波数オプション
ITRIP 周波数 OUTx_ITRIP_FREQ
20kHz 00b
10kHz 01b
5kHz 10b
2.5kHz 11b

注: 20kHz の ITRIP 周波数が必要な場合は、最も速いグリッチ除去時間を推奨します(2μs)。

ITRIP レギュレーションは、次のステップに従います。

  • ハーフブリッジのローサイドまたはハイサイドがイネーブルになります。最初の ITRIP クロック エッジは、ハーフ ブリッジがイネーブルのときに発生します。
  • ローサイドまたはハイサイドのいずれかで ITRIP 制限を超過すると、デバイスはグリッチ除去時間 tDG_ITRIP_HB よりも長い間待機します。
  • グリッチ除去時間が経過しても ITRIP 制限を超えた場合、どちらかのハーフブリッジが Hi-Z に入るか、NSR_OUTx_DIS ビットの設定に応じて、ITRIP サイクルの残りの期間中、反対側の MOSFET をオンにします。ITRIPステータス ビットが設定され、レギュレーション ループが再起動します。
  • NSR_OUTx_DIS = 1b (同期整流がイネーブル) の場合、イネーブルされている MOSFET を流れる電流が反転しているかどうかを監視されます。電流の反転が検出された場合、ITRIP サイクルの残りの期間、ハーフブリッジ出力は Hi-Z になります。

同期整流またはフリーホイール機能は、 NSR_OUTx_DIS ビットを構成レジスタ HB_OUT_CNFG1 で設定することによって有効になります。NSR_OUTx_DIS = 0bの場合、いずれかの MOSFET で ITRIP が発生すると、ハーフブリッジは Hi-Z になります。NSR_OUTx_DIS = 1b の場合、いずれかの MOSFET で ITRIP が発生すると、反対側の MOSFET がイネーブルになります。

例えば、補完モードでは NSR_OUTx_DIS = 1b、OUTx_CNFG = 101b および 010b に設定します。PWM 入力が HS MOSFET をオンに設定し、HS MOSFET の ITRIP に達すると、ITRIP サイクルの残りの時間にわたって LS MOSFET がオンになります。HS MOSFET はサイクルの終わりにオンになります。PWM 入力が ITRIP 周期内に変化すると、ITRIP カウンタはリセットされ、LS MOSFET がオンの間、ITRIP レギュレーションがアクティブです。

ITRIP が発生したときに同期整流が有効であり MOSFET がオンになると、電流の反転またはゼロクロス検出が監視されます。ハイサイドとローサイドの両方の MOSFET にゼロクロス検出があります。ITRIP レギュレーション中に、検出された負荷電流がグリッチ除去時間より長い間 0A に達すると、ITRIP サイクルの残りの期間、ハーフブリッジ出力は Hi-Z になります。ゼロクロス グリッチ除去時間は、同じ ITRIP グリッチ除去時間です。

下の図は、OUTx_ITRIP_LVLNSR_OUTx_DISHB_ITRIP_FREQHB_TOFF_SELHB_ITRIP_DG を設定した後のハーフブリッジにおける ITRIP 動作を示しています:

DRV8000-Q1 ハーフブリッジの固定周波数 ITRIP 電流レギュレーション図 7-13 ハーフブリッジの固定周波数 ITRIP 電流レギュレーション

ITRIP の設定は、SPI 通信が利用可能な場合、OUTx_ITRIP_LVL ビットへの書き込みによりいつでも変更できます。変更は即座にデバイスの動作に反映されます。

ハーフブリッジが PWM 制御と ITRIP 用に構成されている場合、ITRIP に達すると、動作は SPI レジスタ制御の場合と同じですが、入力は構成された PWM ピンから行われます。

HB_ITRIP_FREQレジスタのHB_TOFF_SELビットに基づいて、tOFFの最小値が強制されます。この設定を有効にすると、Period = 1/fPWM、tOFF = (Period - tON) となります。(Period - tON) > tOFF_MIN または tOFF = tOFF_MIN (Period - tON) < tOFF_MIN の場合です。

たとえば、HB_TOFF_SEL = 01b の場合、T/2 の tOFFの最小挿入です。

  1. ITRIP がデューティ サイクルの 50% を超えて発生した場合、ITRIP 後に最小固定 T/2 オフ時間が挿入されます。動作は tOFF = T/2 です。
  2. ITRIP が 50% デューティ サイクル以内に発生した場合、動作は tOFF =(周期 - tON)です。

表 7-30 最小 tOFF時間オプション
HB_TOFF_SEL 最小 tOFF は強制
00b ディセーブル、ゼロ
01b TOFF= T/2、50% T
10b TOFF= T/4、25% T
11b TOFF= T