TP2763 L99H01：灵活的汽车直流电动机电桥驱动器

直流电动机在汽车应用中非常普遍，并广泛用于各种汽车系统，包括门，后视镜，座椅和电动泵。其简单的结构和低成本使其成为汽车系统设计人员的首选。
直流电动机具有三个主要组件：产生磁场的定子，承载电动机线圈的转子以及将电流传输到线圈的电刷。将电源连接到电动机的两个端子后，电流将流到转子线圈。
如果线圈上的电流强大到足以在电动机和负载之间产生扭矩，电动机将旋转。电机通常使用PWM技术来控制速度和转矩。
另外，如果在实际应用中必须改变电动机的旋转方向，则必须改变电动机两个端子上的电源电压。基于这些要求，H桥是典型的双向DC电动机控制解决方案，该H桥使用四个开关根据需要将电源电压连接到电动机的两个端子。
图1：H桥配置。意法半导体的L99H01是一种汽车电机驱动器芯片，集成了四个栅极驱动器，以控制H桥中的四个外部N沟道MOSFET。
结构简单，驱动灵活，使其适用于各种汽车系统。通过驱动器的内部SPI接口，外部微控制器可以读取诊断信息，还可以设置驱动器的多种功能以满足实际应用需求。
该驱动器具有内置的两级电荷泵，因此该设计具有许多优点。以较低的输入电压驱动H桥外部MOSFET，尽可能节省外部组件（仅三个电容器），并以100％的占空比驱动电动机。
此外，电荷泵的输出电压还可用于驱动电池极性保护电路的附加MOSFET。图2：L99H01框图和应用图由于电动机在驱动电路中产生感性负载，为了尽可能降低功耗，在应用PWM控制技术时，有必要为驱动器设计正确的闭环。
电机电流。 L99H01允许设计人员尽可能灵活地选择惯性循环策略。
此外，通过正确选择续流电路并与外部微控制器配合，可以在实际应用中对驱动器进行功能安全性测试。图3：L99H01续流方法选择通过在L99H01内部使用一个或两个电流检测放大器（CSA），可以测量流过H桥的电流。
这些放大器具有许多特殊功能。由于放大器输入接受高压，因此可以在接地端子，电源线或直接与电动机串联的位置测量电流，从而使用户可以满足不同的需求和战略要求。
此外，放大器的增益可以通过SPI串行端口设置，这为应用开发带来了更大的灵活性。另外，可以在放大器上进行失调校正，以减少放大器自身的失调对电流测量结果的负面影响。
内部看门狗定时器监视外部微控制器，以增强应用程序级别的安全性。如果看门狗发现微控制器异常，则L99H01将禁用内部MOSFET栅极驱动器。
L99H01可以防止潜在的危险事件侵入驱动器和系统。该产品具有欠压保护，并可以设置过压保护（通过SPI）。
如果在电源侧发现了这些事件，则栅极驱动器将被禁用，并通过SPI接口报告给微控制器。如果电动机的端子意外接地短路或电源短路，L99H01会监视电桥上每个已激活晶体管的漏极-源极电压，以保护外部MOSFET。
如果漏极-源极电压高于预设阈值，且持续时间长于内部滤波时间，则驱动器将关闭受影响的晶体管，并通过SPI串行端口报告事件。用户可以根据实际应用（即MOSFET电阻和流经电桥的电流）调整电压检测阈值，并通过SPI接口选择四个值之一作为阈值。
当同一半桥中的高端和低端MOSFET进行换向时，在一个晶体管的关断和另一晶体管的导通之间引入死区时间非常重要。否则，两个晶体管可能同时导通，从而导致从电源流向接地方向。
逆流。用户可以选择多个阈值交流。