ZHCSZ33 October   2025 DRV8311-Q1

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 器件比较表
  6. 5 引脚配置和功能
  7. 6 规格
    1. 6.1 绝对最大额定值
    2. 6.2 ESD 等级
    3. 6.3 建议运行条件
    4. 6.4 热性能信息
    5. 6.5 电气特性
    6. 6.6 SPI 时序要求
    7. 6.7 SPI 次级器件模式时序
    8. 6.8 典型特性
  8. 7 详细说明
    1. 7.1 概述
    2. 7.2 功能方框图
    3. 7.3 特性说明
      1. 7.3.1  输出级
      2. 7.3.2  控制模式
        1. 7.3.2.1 6x PWM 模式（仅限 DRV8311S-Q1 和 DRV8311H-Q1 型号）
        2. 7.3.2.2 3x PWM 模式（仅限 DRV8311S-Q1 和 DRV8311H-Q1 型号）
        3. 7.3.2.3 PWM 生成模式（DRV8311S-Q1 和 DRV8311P-Q1 型号）
      3. 7.3.3  器件接口模式
        1. 7.3.3.1 串行外设接口 (SPI)
        2. 7.3.3.2 硬件接口
      4. 7.3.4  AVDD 线性稳压器
      5. 7.3.5  电荷泵
      6. 7.3.6  压摆率控制
      7. 7.3.7  跨导（死区时间）
      8. 7.3.8  传播延迟
      9. 7.3.9  引脚图
        1. 7.3.9.1 逻辑电平输入引脚（内部下拉）
        2. 7.3.9.2 逻辑电平输入引脚（内部上拉）
        3. 7.3.9.3 开漏引脚
        4. 7.3.9.4 推挽引脚
        5. 7.3.9.5 四电平输入引脚
      10. 7.3.10 电流检测放大器
        1. 7.3.10.1 电流检测放大器操作
        2. 7.3.10.2 电流检测放大器失调电压校正
      11. 7.3.11 保护功能
        1. 7.3.11.1 VM 电源欠压锁定 (NPOR)
        2. 7.3.11.2 欠压保护 (UVP)
        3. 7.3.11.3 过流保护 (OCP)
          1. 7.3.11.3.1 OCP 锁存关断 (OCP_MODE = 010b)
          2. 7.3.11.3.2 OCP 自动重试（OCP_MODE = 000b 或 001b）
          3. 7.3.11.3.3 OCP 仅报告 (OCP_MODE = 011b)
          4. 7.3.11.3.4 OCP 已禁用 (OCP_MODE = 111b)
        4. 7.3.11.4 过热保护
          1. 7.3.11.4.1 热警告 (OTW)
          2. 7.3.11.4.2 热关断 (OTSD)
    4. 7.4 器件功能模式
      1. 7.4.1 功能模式
        1. 7.4.1.1 睡眠模式
        2. 7.4.1.2 运行模式
        3. 7.4.1.3 故障复位（CLR_FLT 或 nSLEEP 复位脉冲）
    5. 7.5 SPI 通信
      1. 7.5.1 编程
        1. 7.5.1.1 SPI 和 tSPI 格式
  9. 8 DRV8311-Q1 寄存器
  10. 9 应用和实施
    1. 9.1 应用信息
    2. 9.2 典型应用
      1. 9.2.1 三相无刷直流电机控制
        1. 9.2.1.1 详细设计过程
          1. 9.2.1.1.1 电机电压
        2. 9.2.1.2 驱动器传播延迟和死区时间
        3. 9.2.1.3 延迟补偿
        4. 9.2.1.4 电流检测和输出滤波
        5. 9.2.1.5 应用曲线
    3. 9.3 三相无刷直流 tSPI 电机控制
      1. 9.3.1 详细设计过程
    4. 9.4 备选应用
    5. 9.5 电源相关建议
      1. 9.5.1 大容量电容
    6. 9.6 布局
      1. 9.6.1 布局指南
      2. 9.6.2 布局示例
      3. 9.6.3 散热注意事项
        1. 9.6.3.1 功率损耗和结温估算
  11. 10器件和文档支持
    1. 10.1 支持资源
    2. 10.2 商标
    3. 10.3 静电放电警告
    4. 10.4 术语表
  12. 11修订历史记录
  13. 12机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

7.3.2.3 PWM 生成模式（DRV8311S-Q1 和 DRV8311P-Q1 型号）

在 PWM 生成模式下，PWM 信号在 DRV8311-Q1 内部生成，并可通过 SPI (DRV8311S-Q1) 或 tSPI (DRV8311P-Q1) 寄存器读取/写入操作进行控制。在此工作模式下，无需再通过 INHx 和 INLx 引脚控制电机。每个相位的 PWM 周期、频率和占空比均可通过串行接口进行配置。PWM_SYNC 引脚功能可用于实现 MCU 和 DRV8311P/S-Q1 之间的同步。PWM 模式可配置为针对每个相位分别启用或禁用高侧或低侧 MOSFET PWM 控制，从而在需要时实现连续或不连续开关。在 PWM 生成模式下使用 DRV8311S-Q1 时，请将 PWM_SYNC 信号从 MCU 连接到 DRV8311S-Q1 的 INLB 引脚。在该模式下，DRV8311S-Q1 不受其他所有 INHx 和 INLx 引脚状态的影响。梯形、正弦和 FOC 控制都可以使用 PWM 生成模式来实现。

DRV8311-Q1 PWM 生成模式 - DRV8311P-Q1图 7-6 PWM 生成模式 - DRV8311P-Q1
DRV8311-Q1 PWM 生成模式 - DRV8311S-Q1图 7-7 PWM 生成模式 - DRV8311S-Q1

PWM 生成模式有三个不同的选项：向上/向下计数模式、向上计数模式和向下计数模式。可以使用 PWMG_CTRL 寄存器中的 PWMCNTR_MODE 位来配置 PWM 生成模式。将由每个相位的 PWMG_x_DUTY 寄存器（x 对应每个相位 A、B、C）中的 PWM_DUTY_OUTx 位定义的占空比与基准计数器信号进行比较，以生成高侧 MOSFET PWM。PWM 生成过程使用的基准计数器信号是根据 PWM_PRD_OUT 位（PWMG_PERIOD 寄存器）和 PWMCNTR_MODE 位的配置在内部生成的。如果 PWM_EN 位为高电平，则当 PWM_DUTY_OUTx 大于基准计数器数值时，高侧 MOSFET PWM 输出为高电平。当 PWM_EN 为低电平时，输出始终保持低电平。为实现高侧 MOSFET 的 100% 占空比（整个周期内保持 HS_ON），PWM_DUTY_OUTx 值必须大于 PWM_PRD_OUT 值。

在向上/向下计数模式 [PWMCNTR_MODE = 0h] 下，基准计数器波形类似于 V 形，启用该模式时从 PWM_PRD_OUT 值向下计数，然后在计数器数值达到零后再次向上计数。配置 PWM_PRD_OUT 位，以使用关系式 PWM_PRD_OUT = 0.5 x (FSYS / FPWM) 生成 PWM 频率 (FPWM)。FSYS 是 DRV8311P-Q1 和 DRV8311S-Q1 的内部系统时钟频率（约为 20MHz）。

DRV8311-Q1 PWM 生成 - 向上/向下计数模式图 7-8 PWM 生成 - 向上/向下计数模式

在向上计数 [PWMCNTR_MODE = 1h] 模式下，计数器从零向上计数，直到计数达到 PWM_PRD_OUT 值，然后复位为零。PWM_PRD_OUT = FSYS / FPWM

DRV8311-Q1 PWM 生成 - 向上计数模式图 7-9 PWM 生成 - 向上计数模式

在向下计数模式 [PWMCNTR_MODE = 2h] 下，计数器从 PWM_PRD_OUT 值开始向下计数，直至计数达到零，然后复位为 PWM_PRD_OUT 值。PWM_PRD_OUT = FSYS / FPWM

DRV8311-Q1 PWM 生成 - 向下计数模式图 7-10 PWM 生成 - 向下计数模式

由 TDEAD_CTRL 寄存器配置的死区时间插入到 LS_ON 下降沿和 HS_ON 上升沿之间，以及 HS_ON 下降沿和 LS_ON 上升沿之间。

PWM 生成模式下的 PWM 同步

当没有专用的 INHx 或 INLx 控制信号时，外部 MCU 可能会失去与 DRV8311-Q1 生成的 PWM 信号的同步。为了实现同步，外部 MCU 向 PWM_SYNC 引脚发送一个基准信号。PWM 同步有助于以 MCU 时钟的精度生成 DRV8311-Q1 PWM 输出，并将 PWM 输出与 MCU 的 ADC 采样电流检测输出对齐。PWM_SYNC 信号还有助于测量 DRV8311-Q1 内部振荡器频率。DRV8311-Q1 还支持自动校准内部振荡器，无论工作条件如何，都能将振荡器校准至 20MHz。DRV8311-Q1 通过配置 PWMG_CTRL 寄存器的 PWM_OSC_SYNC 位，允许使用五种不同的方法在 MCU 和 DRV8311-Q1 之间实现同步。下面列出了不同的同步方法。

PWM_OSC_SYNC = 1h：DRV8311-Q1 使用 DRV8311-Q1 系统时钟 FSYS（约为 20MHz）的计数值来测量 PWM_SYNC 信号周期 (PWM_SYNC_PRD)。MCU 读取寄存器 PWM_SYNC_PRD 后，可据此校准 PWM 周期。例如，假设 MCU 使用 MCU 计时器生成占空比为 50% 的 PWM_SYNC 信号，该计时器的周期计数为 N 且时钟频率为 FMCU。MCU 读取 DRV8311-Q1 生成的 PWM_SYNC_PERIOD 寄存器值（假设为 M）。DRV8311-Q1 使用 DRV8311-Q1 系统时钟 FSYS(DRV) 生成 PWM_SYNC_PERIOD。现在，MCU 计时器时钟和 DRV8311-Q1 系统时钟通过公式 FMCU x M = FSYS(DRV) x N 相关联。

PWM_SYNC_PRD 为 12 位，并且当 DRV8311-Q1 内部系统时钟约为 20MHz 时，在不饱和的情况下可读取的最小 PWM_SYNC 频率约为 4.885kHz (FSYS/4095)。

PWM_OSC_SYNC = 2h：使用来自 MCU 的 PWM_SYNC 信号设置 DRV8311-Q1 的 PWM 周期，忽略 PWMG_PERIOD 寄存器设置。DRV8311-Q1 在 PWM_SYNC 的上升沿复位 PWM 计数器。

DRV8311-Q1 向上/向下计数模式下的 PWM 同步 (PWM_OSC_SYNC = 2h)图 7-11 向上/向下计数模式下的 PWM 同步 (PWM_OSC_SYNC = 2h)
DRV8311-Q1 向上计数模式下的 PWM 同步 (PWM_OSC_SYNC = 2h)图 7-12 向上计数模式下的 PWM 同步 (PWM_OSC_SYNC = 2h)
DRV8311-Q1 向下计数模式下的 PWM 同步 (PWM_OSC_SYNC = 2h)图 7-13 向下计数模式下的 PWM 同步 (PWM_OSC_SYNC = 2h)

PWM_OSC_SYNC = 5h：将 PWM_SYNC 用于 DRV8311-Q1 内部振荡器同步（仅支持 20kHz 频率）。对于 20kHz 的 PWM_SYNC 信号，DRV8311-Q1 会对 PWM_SYNC 信号上升沿之间的内部系统振荡器时钟脉冲进行计数。对于 20MHz 处的 DRV8311-Q1 系统时钟，在理想情况下，时钟脉冲数应为 1000。偏离此数值意味着 DRV8311-Q1 生成的振荡器频率或来自 MCU 的 PWM_SYNC 频率存在误差。假定来自 MCU 的 PWM_SYNC 频率是准确的，DRV8311-Q1 会在内部进行振荡器校准，将其频率校准至 20MHz，从而与 PWM_SYNC 生成的 PWM 频率对齐。

PWM_OSC_SYNC = 6h：将 PWM_SYNC 用于 DRV8311-Q1 内部系统振荡器校准和 PWM 周期设置（仅支持 20kHz 频率）。将忽略 PWMG_PERIOD 寄存器设置。DRV8311-Q1 在 PWM_SYNC 的上升沿复位 PWM 基准计数器。

PWM_OSC_SYNC = 7h：使用 SPI 时钟引脚 SCLK 将 DRV8311-Q1 内部系统振荡器校准至 20MHz。在此模式下，用户必须通过配置 PWMG_CTRL 寄存器来配置用于同步振荡器的 SPI 时钟频率 (SPICLK_FREQ_SYNC) 以及同步振荡器所需的 SPI 时钟周期数 (SPISYNC_ACRCY)。DRV8311-Q1 使用 DRV8311-Q1 内部系统时钟 FSYS 计数来测量完整 SPI 时钟周期（由 SPISYNC_ACRCY 配置）的总时间，并校准内部系统时钟以匹配 20MHz 频率的预期计数。校准后，DRV8311-Q1 系统振荡器频率相对于 20MHz 的精度取决于 SPISYNC_ACRCY 的配置。