STMicroelectronics L9908車用三相電機柵極驅動器單元 (GDU) 設計用于控制汽車應用中的無刷電機的6個N溝道FET。三個半橋驅動器通道（HS/LS耦合）可獨立配置不同的負載驅動，并可在電機引腳上承受-14V至+95V偏移。預驅動器級通過6個專用并行輸入進行控制，支持0%至100%占空比運行。該特性還支持實施各種電機控制戰略。

數據手冊：*附件：STMicroelectronics L9908車用三相電機柵極驅動器單元數據手冊.pdf

L9908將穩壓器、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、死區時間、電池短路、接地短路和開路負載檢測以及實時相位電壓監控，確保半橋安全運行。

STM L9908車用三相電機GDU具有三個獨立的高精度電流監控器通道，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輸出動態范圍兼容性。L9908具有外部和內部電源、接地電平以及內部溫度診斷。

設有32位超幀SPI從接口，用于L9908和uC之間高達10MHz通信。通過5位CRC、1位幀計數器、幀長度檢查和SPI可配置窗口看門狗保護SPI通信。

特性

• 符合AEC-Q100標準
• 完全符合ISO26262標準，支持ASIL-D系統
• VDH監控器電源電壓范圍為4.5V至75.0V，用于單電池（12V系統）、雙電池（24V系統）和48V電池應用
• 從VDD引腳上5V電壓生成3.3V內部電源電壓
• 數字I/O兼容3.3V/5.0V邏輯電路
• 6個獨立的N溝道FET預驅動器：
  • 與每個FET的專用源連接
  • 該器件可承受電機連接引腳上的-14V至+95V電壓
  • 支持0%至100%占空比運行
  • 針對每個柵極驅動器的專用PWM輸入引腳
• 3個差分高精度電流監控器，用于接地參考電流測量：
  • ADC/DAC架構
  • SPI可調增益因數和輸出偏移
  • 內置誤差校準
  • 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輸出動態范圍：0V至4.6V
• 32位10MHz SPI接口，帶5位CRC和1位幀計數器，用于內部設置、自檢和全面診斷
• 3個實時相位電壓監控器通道：
  • SPI可編程相位電壓反饋
  • SPI可讀相位占空比測量
• 保護和診斷：
  • SPI可編程VDS診斷和保護（導通狀態下）
  • SPI可編程死區時間保護
  • SPI可編程擊穿診斷和保護
  • 斷態下負載開路、GND短路和電池短路診斷
  • 過熱診斷和保護，帶SPI可編程警告標志
  • SPI可讀Tj測量
  • 接地損耗診斷
  • 系統時鐘監控
  • 電源引腳VDD、VDH、VBP過壓和欠壓診斷
  • FET驅動器電源VPRE和VCP欠壓和過壓診斷
  • SPI窗口看門狗
  • 故障狀態標志輸出

框圖

ST L9908：面向高可靠性汽車應用的三相電機柵極驅動器解決方案

核心特性概覽

L9908集成了以下關鍵功能：

• 6路獨立N-MOSFET預驅 ，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；
• 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，內置5位CRC與幀計數器；
• 完整的診斷與保護機制 ，包括欠壓/過壓、過溫、短路、開路、擊穿保護等；
• 符合AEC-Q100與ISO 26262 ASIL-D標準 ，適用于安全關鍵系統。

系統架構與電源管理

L9908采用多級電源架構：

• VDD 為內部邏輯與電流檢測輸出提供5 V電源；
• VBP 為預調節級供電，支持4.5 V至75 V寬壓輸入；
• VPRE 為低邊驅動提供7 V至15 V的柵極電壓；
• VCP 通過電荷泵為高邊驅動提供高于VDH的柵極電壓。

器件內部集成多路電壓監控電路，確保各電源軌在安全范圍內運行。

柵極驅動與保護機制

L9908提供6路獨立的柵極驅動輸出，每路均具備：

• 可編程死區時間 ，防止上下管直通；
• VGS監測 ，實時反饋功率管開關狀態；
• 擊穿保護 ，支持在PWM輸入與VGS兩個層面進行診斷；
• 可配置的故障反應策略 ，包括完全關斷、部分關斷或僅報障。

高精度電流檢測

L9908集成3路獨立的電流檢測通道，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；
• 數字信號處理 ，包括低通濾波、采樣保持、偏移與增益校準；
• DAC輸出 ，支持3.3 V或5 V動態范圍，可直接連接微控制器ADC；
• 多種采樣模式 ，支持自由運行與跟蹤保持，適應不同控制策略。

功能安全與診斷

L9908在設計上充分考慮了功能安全需求：

• 多路電壓/溫度/時鐘監控 ，具備自檢能力；
• 開路/短路診斷 ，支持在開關狀態與關斷狀態下分別檢測；
• SPI通信保護 ，包括CRC校驗、幀計數與看門狗；
• 多級安全狀態 （SAFE-OFF、SAFE-HIZ、SAFE-DIS），支持優先級管理；
• 故障反應可配置 ，用戶可根據系統需求選擇不同級別的保護動作。

應用場景

L9908適用于多種汽車電機驅動場景，包括但不限于：

• 電動助力轉向
• 電子剎車助力器
• 發動機冷卻風扇
• HVAC鼓風機
• 電子水泵/油泵