隨著大功率電動(dòng)自行車(chē)市場(chǎng)快速發(fā)展，48V/36V系統(tǒng)在提升扭矩輸出的同時(shí)，也帶來(lái)了電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)致的“泵升電壓”風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)車(chē)輛下坡滑行或推車(chē)時(shí)，無(wú)刷直流（BLDC）電機(jī)進(jìn)入發(fā)電模式，反向電流經(jīng)逆變橋臂體二極管整流后回饋至電池，可能導(dǎo)致母線電壓異常升高，威脅控制器與電池安全。

傳統(tǒng)方案依賴MCU采樣母線電壓并觸發(fā)制動(dòng)，但存在響應(yīng)延遲、故障容錯(cuò)能力差等問(wèn)題。德州儀器推出的 DRV8363-Q1 三相柵極驅(qū)動(dòng)器，集成了智能主動(dòng)短路（Active Short Circuit, ASC）保護(hù)機(jī)制，有效應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。下圖是具有制動(dòng)控制功能的 DRV8363-Q1 的電動(dòng)自行車(chē)系統(tǒng)方框圖：

主動(dòng)短路工作原理

主動(dòng)短路通過(guò)同時(shí)導(dǎo)通三相橋臂的高側(cè)或低側(cè)MOSFET，將電機(jī)繞組短接，形成閉合回路。此時(shí)，電機(jī)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)驅(qū)動(dòng)大電流在繞組與MOSFET中循環(huán)，能量以焦耳熱形式耗散，從而抑制母線電壓上升。

DRV8363-Q1支持三種ASC觸發(fā)方式：

外部信號(hào)通過(guò)ASCIN引腳緊急觸發(fā)；

SPI寄存器寫(xiě)入指令遠(yuǎn)程控制；

內(nèi)部過(guò)壓檢測(cè)自動(dòng)激活。

六類典型故障場(chǎng)景與解決方案

故障一：MOSFET短路導(dǎo)致接地通路

若高側(cè)MOSFET已損壞，執(zhí)行低側(cè)ASC將形成電源對(duì)地短路。DRV8363-Q1通過(guò)監(jiān)測(cè)高側(cè)MOSFET的DS電壓，實(shí)時(shí)診斷開(kāi)路/短路狀態(tài)，并在檢測(cè)到高側(cè)故障時(shí)自動(dòng)切換至高側(cè)ASC，避免災(zāi)難性擊穿。

故障二：模式切換引發(fā)電流尖峰

分立方案在過(guò)壓閾值附近頻繁啟停制動(dòng)，易產(chǎn)生電流振蕩。DRV8363-Q1支持可編程重試或鎖存模式，防止反復(fù)切換，確保穩(wěn)定泄放。

故障三：MOSFET熱應(yīng)力集中

持續(xù)單側(cè)導(dǎo)通導(dǎo)致局部溫升。該器件可通過(guò)SPI動(dòng)態(tài)切換高/低側(cè)ASC，均衡熱分布，提升散熱效率。

故障四：電壓檢測(cè)延遲

傳統(tǒng)方案依賴MCU ADC采樣，存在軟件延遲。DRV8363-Q1直接在高側(cè)MOSFET漏極測(cè)量母線電壓，集成比較器實(shí)現(xiàn)納秒級(jí)響應(yīng)。

故障五：MCU失效無(wú)法觸發(fā)

在MCU死機(jī)或通信中斷時(shí)，DRV8363-Q1仍可獨(dú)立執(zhí)行ASC，保障系統(tǒng)安全。

故障六：BOM與布局復(fù)雜

集成化設(shè)計(jì)省去外部比較器、光耦等元件，顯著降低PCB面積與成本。

設(shè)計(jì)建議

ASC策略配置：根據(jù)散熱布局選擇高側(cè)或低側(cè)優(yōu)先模式；

MOSFET選型：確保Rds(on)與SOA滿足持續(xù)短路電流要求；

PCB布局：縮短功率環(huán)路，降低寄生電感，抑制電壓振鈴。

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