基于德州仪器DRV8363-Q1的电动自行车主动短路保护技术解析 附框图

随着大功率电动自行车市场快速发展，48V/36V系统在提升扭矩输出的同时，也带来了电机反电动势导致的“泵升电压”风险。当车辆下坡滑行或推车时，无刷直流（BLDC）电机进入发电模式，反向电流经逆变桥臂体二极管整流后回馈至电池，可能导致母线电压异常升高，威胁控制器与电池安全。

传统方案依赖MCU采样母线电压并触发制动，但存在响应延迟、故障容错能力差等问题。德州仪器推出的 DRV8363-Q1 三相栅极驱动器，集成了智能主动短路（Active Short Circuit, ASC）保护机制，有效应对这一挑战。下图是具有制动控制功能的 DRV8363-Q1 的电动自行车系统方框图：

主动短路工作原理

主动短路通过同时导通三相桥臂的高侧或低侧MOSFET，将电机绕组短接，形成闭合回路。此时，电机产生的反电动势驱动大电流在绕组与MOSFET中循环，能量以焦耳热形式耗散，从而抑制母线电压上升。

DRV8363-Q1支持三种ASC触发方式：

外部信号通过ASCIN引脚紧急触发；

SPI寄存器写入指令远程控制；

内部过压检测自动激活。

六类典型故障场景与解决方案

故障一：MOSFET短路导致接地通路

若高侧MOSFET已损坏，执行低侧ASC将形成电源对地短路。DRV8363-Q1通过监测高侧MOSFET的DS电压，实时诊断开路/短路状态，并在检测到高侧故障时自动切换至高侧ASC，避免灾难性击穿。

故障二：模式切换引发电流尖峰

分立方案在过压阈值附近频繁启停制动，易产生电流振荡。DRV8363-Q1支持可编程重试或锁存模式，防止反复切换，确保稳定泄放。

故障三：MOSFET热应力集中

持续单侧导通导致局部温升。该器件可通过SPI动态切换高/低侧ASC，均衡热分布，提升散热效率。

故障四：电压检测延迟

传统方案依赖MCU ADC采样，存在软件延迟。DRV8363-Q1直接在高侧MOSFET漏极测量母线电压，集成比较器实现纳秒级响应。

故障五：MCU失效无法触发

在MCU死机或通信中断时，DRV8363-Q1仍可独立执行ASC，保障系统安全。

故障六：BOM与布局复杂

集成化设计省去外部比较器、光耦等元件，显著降低PCB面积与成本。

设计建议

ASC策略配置：根据散热布局选择高侧或低侧优先模式；

MOSFET选型：确保Rds(on)与SOA满足持续短路电流要求；

PCB布局：缩短功率环路，降低寄生电感，抑制电压振铃。

如需DRV8363-Q1等产品规格书、样片测试、采购等需求，请加客服微信：13310830171。深圳市中芯巨能电子有限公司代理销售德州仪器旗下全系列IC电子元器件，为制造业厂家的工程师或采购提供选型指导+数据手册+样片测试等服务。