STMicroelectronics L9908車用三相電機(jī)柵極驅(qū)動器單元 (GDU) 設(shè)計用于控制汽車應(yīng)用中的無刷電機(jī)的6個N溝道FET。三個半橋驅(qū)動器通道（HS/LS耦合）可獨(dú)立配置不同的負(fù)載驅(qū)動，并可在電機(jī)引腳上承受-14V至+95V偏移。預(yù)驅(qū)動器級通過6個專用并行輸入進(jìn)行控制，支持0%至100%占空比運(yùn)行。該特性還支持實施各種電機(jī)控制戰(zhàn)略。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：STMicroelectronics L9908車用三相電機(jī)柵極驅(qū)動器單元數(shù)據(jù)手冊.pdf

L9908將穩(wěn)壓器、電荷泵和自舉電路整合在一起，適合用于乘用車、商用車或混合動力汽車。通過擊穿診斷、死區(qū)時間、電池短路、接地短路和開路負(fù)載檢測以及實時相位電壓監(jiān)控，確保半橋安全運(yùn)行。

STM L9908車用三相電機(jī)GDU具有三個獨(dú)立的高精度電流監(jiān)控器通道，具有SPI可配置輸入差分電壓范圍，用于接地參考電流測量。這包括5V/3.3V輸出動態(tài)范圍兼容性。L9908具有外部和內(nèi)部電源、接地電平以及內(nèi)部溫度診斷。

設(shè)有32位超幀SPI從接口，用于L9908和uC之間高達(dá)10MHz通信。通過5位CRC、1位幀計數(shù)器、幀長度檢查和SPI可配置窗口看門狗保護(hù)SPI通信。

特性

• 符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)
• 完全符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)，支持ASIL-D系統(tǒng)
• VDH監(jiān)控器電源電壓范圍為4.5V至75.0V，用于單電池（12V系統(tǒng)）、雙電池（24V系統(tǒng)）和48V電池應(yīng)用
• 從VDD引腳上5V電壓生成3.3V內(nèi)部電源電壓
• 數(shù)字I/O兼容3.3V/5.0V邏輯電路
• 6個獨(dú)立的N溝道FET預(yù)驅(qū)動器：
  • 與每個FET的專用源連接
  • 該器件可承受電機(jī)連接引腳上的-14V至+95V電壓
  • 支持0%至100%占空比運(yùn)行
  • 針對每個柵極驅(qū)動器的專用PWM輸入引腳
• 3個差分高精度電流監(jiān)控器，用于接地參考電流測量：
  • ADC/DAC架構(gòu)
  • SPI可調(diào)增益因數(shù)和輸出偏移
  • 內(nèi)置誤差校準(zhǔn)
  • 該器件可承受輸入檢測引腳上的-14V至+6V電壓
  • SPI可讀電流測量
  • DAC輸出動態(tài)范圍：0V至4.6V
• 32位10MHz SPI接口，帶5位CRC和1位幀計數(shù)器，用于內(nèi)部設(shè)置、自檢和全面診斷
• 3個實時相位電壓監(jiān)控器通道：
  • SPI可編程相位電壓反饋
  • SPI可讀相位占空比測量
• 保護(hù)和診斷：
  • SPI可編程VDS診斷和保護(hù)（導(dǎo)通狀態(tài)下）
  • SPI可編程死區(qū)時間保護(hù)
  • SPI可編程擊穿診斷和保護(hù)
  • 斷態(tài)下負(fù)載開路、GND短路和電池短路診斷
  • 過熱診斷和保護(hù)，帶SPI可編程警告標(biāo)志
  • SPI可讀Tj測量
  • 接地?fù)p耗診斷
  • 系統(tǒng)時鐘監(jiān)控
  • 電源引腳VDD、VDH、VBP過壓和欠壓診斷
  • FET驅(qū)動器電源VPRE和VCP欠壓和過壓診斷
  • SPI窗口看門狗
  • 故障狀態(tài)標(biāo)志輸出

框圖

ST L9908：面向高可靠性汽車應(yīng)用的三相電機(jī)柵極驅(qū)動器解決方案

核心特性概覽

L9908集成了以下關(guān)鍵功能：

• 6路獨(dú)立N-MOSFET預(yù)驅(qū) ，支持0%~100%占空比操作；
• 3路高精度差分電流檢測通道 ，具備可編程增益與偏移校準(zhǔn)；
• 3路實時相電壓反饋通道 ，支持SPI可編程閾值；
• 32位SPI接口 ，最高10 MHz通信速率，內(nèi)置5位CRC與幀計數(shù)器；
• 完整的診斷與保護(hù)機(jī)制 ，包括欠壓/過壓、過溫、短路、開路、擊穿保護(hù)等；
• 符合AEC-Q100與ISO 26262 ASIL-D標(biāo)準(zhǔn) ，適用于安全關(guān)鍵系統(tǒng)。

系統(tǒng)架構(gòu)與電源管理

L9908采用多級電源架構(gòu)：

• VDD 為內(nèi)部邏輯與電流檢測輸出提供5 V電源；
• VBP 為預(yù)調(diào)節(jié)級供電，支持4.5 V至75 V寬壓輸入；
• VPRE 為低邊驅(qū)動提供7 V至15 V的柵極電壓；
• VCP 通過電荷泵為高邊驅(qū)動提供高于VDH的柵極電壓。

器件內(nèi)部集成多路電壓監(jiān)控電路，確保各電源軌在安全范圍內(nèi)運(yùn)行。

柵極驅(qū)動與保護(hù)機(jī)制

L9908提供6路獨(dú)立的柵極驅(qū)動輸出，每路均具備：

• 可編程死區(qū)時間 ，防止上下管直通；
• VGS監(jiān)測 ，實時反饋功率管開關(guān)狀態(tài)；
• 擊穿保護(hù) ，支持在PWM輸入與VGS兩個層面進(jìn)行診斷；
• 可配置的故障反應(yīng)策略 ，包括完全關(guān)斷、部分關(guān)斷或僅報障。

高精度電流檢測

L9908集成3路獨(dú)立的電流檢測通道，每通道包含：

• 差分放大器 + 11位ADC ，支持±7 mV至±300 mV的輸入范圍；
• 數(shù)字信號處理 ，包括低通濾波、采樣保持、偏移與增益校準(zhǔn)；
• DAC輸出 ，支持3.3 V或5 V動態(tài)范圍，可直接連接微控制器ADC；
• 多種采樣模式 ，支持自由運(yùn)行與跟蹤保持，適應(yīng)不同控制策略。

功能安全與診斷

L9908在設(shè)計上充分考慮了功能安全需求：

• 多路電壓/溫度/時鐘監(jiān)控 ，具備自檢能力；
• 開路/短路診斷 ，支持在開關(guān)狀態(tài)與關(guān)斷狀態(tài)下分別檢測；
• SPI通信保護(hù) ，包括CRC校驗、幀計數(shù)與看門狗；
• 多級安全狀態(tài) （SAFE-OFF、SAFE-HIZ、SAFE-DIS），支持優(yōu)先級管理；
• 故障反應(yīng)可配置 ，用戶可根據(jù)系統(tǒng)需求選擇不同級別的保護(hù)動作。

應(yīng)用場景

L9908適用于多種汽車電機(jī)驅(qū)動場景，包括但不限于：

• 電動助力轉(zhuǎn)向
• 電子剎車助力器
• 發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇
• HVAC鼓風(fēng)機(jī)
• 電子水泵/油泵