POWER_DRV8353HR_V1.02 三相无刷电机功率驱动板产品说明书
文档版本
- Rev.1.00b0 - 2026.08.28：初始版本；
- Rev.1.00b1 - 2026.09.22：修正原理图标注、效果图丝印；
免责声明
感谢您选用 POWER_DRV8353HR_V1.02 三相无刷电机功率驱动板（以下简称“驱动板”）；在使用本产品前，请务必仔细阅读本文档，并严格遵循本文档以及配套资料中的安全规范和操作说明；若因接线错误、电源超范围、控制逻辑错误或其他不当使用造成设备损坏、人身伤害或其他损失，用户需自行承担相应风险；
本产品定位为研发、教学、测试和系统集成用途的功率级模块，不包含完整电机控制算法、整机保护策略和最终应用认证；用户应结合实际电机、电源、负载、控制器和使用环境进行充分验证后再投入系统使用；
注意事项
- 使用前请确认主电源电压、极性、接线顺序和端子连接可靠；
- 首次调试建议使用限流电源或串联保护措施，并从低电压、低电流限幅和低占空比开始；
- 请勿在带电状态下插拔电机相线、主电源线或控制排线；
- FAULT 信号触发后应停止使用，并排查电源、电机接线、负载和过温状态；
- 连续电流、峰值电流和效率等指标应以实际 BOM 和测试结果为准；
保修说明
- 请按照本文档说明进行安装、接线、调试和使用；
- 因产品自身质量问题造成的故障，可按销售条款或售后政策处理；
- 提出保修或售后支持时，请提供购买记录、产品版本、故障现象、接线方式、供电电压、负载电机和测试条件；
- 因接线错误、电源反接、电压超范围、短路、带电插拔、私自改装或恶劣使用环境造成的损坏，不属于常规保修范围；
- 因跌落、碰撞、挤压、进水、腐蚀、静电损伤或其他外力造成的损坏，不属于常规保修范围；
装箱清单
| 物品名称 | 数量 | 说明 |
|---|---|---|
| POWER_DRV8353HR_V1.02 三相无刷电机功率驱动板 | 1pcs | 实际出货版本以产品丝印和订单信息为准； |
| 产品说明书 / 相关资料 | 电子档 | 以发布版本为准； |
快速使用
本产品为外部 MCU 控制的三相电机功率模块；外部 MCU 需要提供六路 PWM、DRV_EN 及相关控制信号；使用前请确认接口电平、信号方向和接线方式正确；
使用前确认
| 确认项目 | 要求 | 说明 |
|---|---|---|
| 直流母线输入 | 12 - 60V | 根据所连接电机和实际应用选择母线电压，不得超出规定范围； |
| 控制接口 | 3.3V | P2 控制接口；外部 MCU 与本产品应可靠共地； |
| PWM 控制 | 6×PWM / 3×PWM | INHA / INLA / INHB / INLB / INHC / INLC； |
| 初始控制状态 | 低电平 | 接通直流母线电源前，PWM、DRV_EN 和 CAL 均应保持低电平； |
| 故障信号 | FAULT 低电平有效 | DRV_EN 切换期间可能短暂变为低电平，应在驱动芯片完成唤醒后判断故障状态； |
| 电机三相输出 | SHA(A) / SHB(B) / SHC(C) | 分别连接电机 U / V / W 三相线； |
| P2 电源信号 | +5.0V / VREF_3.3V | 均为板载输出信号，不应向对应引脚输入外部电压； |
接线与启动
- 确认直流母线电源已经断开；
- 将外部 MCU 控制板连接至 P2，确认排线方向正确，并保证外部 MCU 与本产品可靠共地；
- 将电机三相线连接至 SHA(A)、SHB(B)、SHC(C)，确认端子连接牢固；
- 将直流母线电源正极连接至 VCC，负极连接至 GND，并确认输入电压位于 12 - 60V 范围内；
- 确认 PWM、DRV_EN 和 CAL 均处于低电平后，接通直流母线电源；
- 将 DRV_EN 置为高电平，并等待驱动芯片完成唤醒、信号稳定；具体等待时间由外部控制器时序与实测结果确定；
- 唤醒完成后确认 FAULT 为高电平；如果 FAULT 持续为低电平，不应输出 PWM；
- 确认无故障后，再由外部 MCU 开始输出 PWM；首次调试建议使用限流电源，并从受限输出状态开始；
正常停机
- 停止 PWM 输出，并将 PWM 全部置为低电平；
- 将 DRV_EN 置为低电平；
- 确认电源已经断开后，才可以拆卸电机三相线、主电源线或 P2 控制排线；
故障处理
正常运行过程中，如果 FAULT 持续为低电平，应立即停止 PWM 输出，将 DRV_EN 置为低电平并断开直流母线电源；检查供电电压、电源极性、电机接线、相线短路、负载状态及过温状态，排除故障后方可重新上电；
禁止在带电状态下插拔直流母线电源线、电机三相线及 P2 控制排线；
1. 产品概述
POWER_DRV8353HR_V1.02 是一款基于 DRV8353HR 三相栅极驱动芯片设计的三相无刷电机功率驱动板，可用于 BLDC、PMSM、FOC 伺服电机控制开发与功率级验证；
本产品定位为外部 MCU 控制板的功率级扩展板；外部 MCU 需要提供 PWM 波形、电机控制算法和采样处理；该驱动板负责三相功率输出、电流采样、电压采样、温度采样和故障反馈；
外部 MCU 可配合该驱动板实现六步换相、正弦控制、FOC 控制等三相电机控制方式；实际电机控制性能取决于外部 MCU、控制算法、功率器件和系统调试结果；
2. 产品特点
- 基于 DRV8353HR 三相栅极驱动芯片；
- 板载 6 个 MOSFET 组成三相全桥；
- 支持外部 MCU 六路 PWM 控制、三路 PWM 控制；
- 支持 DRV_EN 驱动使能；
- 支持 FAULT 故障反馈；
- 支持 CAL 电流采样校准；
- 提供三相电流采样 IOUTA / IOUTB / IOUTC；
- 提供母线电压采样 ADC_VBUS；
- 提供母线电流采样 ADC_CBUS；
- 提供温度采样 ADC_NTC；
- 板载 +5.0V、+3.3V、VREF_3.3V 电源 / 参考电压相关电路；
- 适合 FOC、六步换相、正弦控制等电机控制开发；
3. 典型应用
- 三相无刷电机驱动；
- PMSM 电机驱动；
- FOC 控制器开发；
- 伺服电机功率级验证；
- 电机测功机平台；
- 机器人关节电机；
- 轮毂电机、云台电机、减速电机测试；
- 教学和研发测试平台；
4. 硬件组成
本产品主要由栅极驱动与三相 MOSFET 功率桥、电流采样、电压采样、温度采样、板载电源与参考电压以及保护电路组成；外部接口统一见第 5 章；
4.1 栅极驱动与三相 MOSFET 功率桥
U2 采用 DRV8353HR，接收外部 MCU 的 PWM、DRV_EN 和 CAL 信号，输出六路栅极驱动信号控制 Q1～Q6 组成的三相全桥；三相桥臂中点分别输出 SHA(A)、SHB(B)、SHC(C)；
| 功率器件 | 输出 | 电机相线 |
|---|---|---|
| Q1 / Q4 | SHA(A) | U 相 |
| Q2 / Q5 | SHB(B) | V 相 |
| Q3 / Q6 | SHC(C) | W 相 |
实际 U / V / W 顺序可根据电机转向、相序和电角度方向在硬件或软件中调整；
4.2 相电流采样
R36、R37、R38 分别用于 A、B、C 三相电流采样，采样信号经 DRV8353H 内部电流采样放大器输出为 IOUTA、IOUTB、IOUTC；
| 相位 | 采样电阻 | 阻值 | 输出信号 |
|---|---|---|---|
| A 相 | R36 | 0.002Ω | IOUTA |
| B 相 | R37 | 0.002Ω | IOUTB |
| C 相 | R38 | 0.002Ω | IOUTC |
三路相电流采样放大器的出厂增益均为 5V/V，参考电压为 VREF_3.3V；实际采样精度受采样电阻精度、放大器误差、PCB 走线压降和外部采样电路影响；
4.3 母线电流采样
R26 用于母线电流采样，采样信号经 U11 放大并输出为 ADC_CBUS；
| 参数项 | 原理图标识 | 参数 / 说明 |
|---|---|---|
| 母线电流采样电阻 | R26 | 0.002Ω |
| 电流检测放大器 | U11 | INA180A1IDBVR |
| 放大器增益 | U11 | 20V/V |
| 输出信号 | ADC_CBUS | 连接外部 MCU ADC |
ADC_CBUS ≈ Ibus × 0.002Ω × 20
ADC_CBUS ≈ Ibus × 0.04 V/A
上述关系为理论值，实际换算应结合放大器误差、采样电阻精度、PCB 走线压降、ADC 参考电压和软件校准结果确定；
4.4 母线电压采样
直流母线电压经分压和滤波后输出为 ADC_VBUS；
| 参数项 | 原理图标识 | 参数 / 说明 |
|---|---|---|
| 上拉分压电阻 | R4 | 124KΩ |
| 下拉分压电阻 | R6 | 4.7KΩ |
| 串联输出电阻 | R5 | 1KΩ |
| 滤波电容 | C2 | 100nF |
| 输出信号 | ADC_VBUS | 连接外部 MCU ADC |
ADC_VBUS ≈ VCC × 4.7KΩ / (124KΩ + 4.7KΩ)
ADC_VBUS ≈ VCC × 0.0365
实际母线电压换算应结合电阻精度、ADC 参考电压、ADC 输入阻抗、滤波参数和软件校准结果确定；
4.5 温度采样
NTC1 与 R18 组成温度采样网络，采样信号经 R22 输出为 ADC_NTC；
| 参数项 | 原理图标识 | 参数 / 说明 |
|---|---|---|
| NTC 热敏电阻 | NTC1 | 原理图标注 B 值为 3950K； |
| 上拉电阻 | R18 | 10KΩ |
| 串联输出电阻 | R22 | 1KΩ |
| 输出信号 | ADC_NTC | 连接外部 MCU ADC |
温度换算应结合 NTC 标称阻值、B 值、实际贴装位置、ADC 参考电压和软件温度表确定；过温报警阈值和降额策略以整机热测试结果为准；
4.6 板载电源与参考电压
| 功能 | 主要器件 | 输出 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 5V 电源 | U3：HI9205 | +5.0V | 由直流母线电源降压产生； |
| 3.3V 电源 | U6：ME6212C33MG | +3.3V | 由 +5.0V 稳压产生； |
| 参考电压 | U4：NCP51460SN33T1G | VREF_3.3V | 提供 3.3V 参考电压相关信号； |
4.7 板载保护与故障信号
| 功能 | 相关器件 / 信号 | 说明 |
|---|---|---|
| 输入瞬态抑制 | D6：SMBJ60A | 用于抑制直流母线输入端的瞬态电压； |
| 驱动芯片保护与故障反馈 | U2：DRV8353H / FAULT | FAULT 由 R12 = 4.7KΩ 上拉至 +3.3V，为低电平有效的汇总故障信号；板载 VDS 配置用于功率管过流相关检测；具体故障覆盖范围、保护动作及恢复方式应结合 DRV8353H 数据手册与整机验证确定； |
5. 接口说明
5.1 外观与接口位置
接口位置可参考产品概述中的正反面效果图；装配、排线制作和接线检查时，以效果图 / 实物丝印方向为准；原理图用于确认网络名称和电气功能；
5.2 接口总览
| 接口对象 | 接口 / 信号 | 说明 |
|---|---|---|
| 外部 MCU 控制板 | P2：Header 16X2 | 输入 PWM、DRV_EN、CAL；输出 FAULT、三相电流、母线电流、母线电压和温度采样信号； |
| 三相电机 | SHA(A) / SHB(B) / SHC(C) | 连接 BLDC / PMSM 的 U / V / W 三相线； |
| 直流母线电源 | VCC / GND | 板面标注输入范围为 12 - 60V； |
5.3 P2 控制接口
P2 为 Header 16X2 控制接口，包含电源、地、三相电流采样、母线采样、温度采样、PWM、使能、校准和故障反馈信号；
| 引脚 | 信号 | 方向 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 1 | +5.0V | 该驱动板至外部 | 板载 +5.0V 电源引出 |
| 2 | GND | ||
| 3 | GND | ||
| 4 | IOUTC | 该驱动板至 MCU | C 相电流采样输出 |
| 5 | GND | ||
| 6 | IOUTB | 该驱动板至 MCU | B 相电流采样输出 |
| 7 | GND | ||
| 8 | IOUTA | 该驱动板至 MCU | A 相电流采样输出 |
| 9 | GND | ||
| 10 | VREF_3.3V | 该驱动板至外部 / 参考 | 3.3V 参考电压相关信号； |
| 11 | VBUS | 该驱动板至 MCU | 母线电压采样输出，对应 ADC_VBUS； |
| 12 | CBUS | 该驱动板至 MCU | 母线电流采样输出，对应 ADC_CBUS； |
| 13 | NTC | 该驱动板至 MCU | 温度采样输出，对应 ADC_NTC； |
| 14 | FAULT | 该驱动板至 MCU | DRV8353H 故障反馈，低电平有效； |
| 15 | GND | ||
| 16 | GND | ||
| 17 / 18 / 19 / 20 | NC | ||
| 21 / 22 | GND | ||
| 23 | DRV_EN | MCU 至该驱动板 | 驱动使能，板载下拉，默认为低电平； |
| 24 | CAL | MCU 至该驱动板 | 电流采样放大器校准控制输入； |
| 25 | INHA | MCU 至该驱动板 | A 相上桥 PWM；3×PWM模式下，对应PWM信号只需连接INHx |
| 26 | INLA | MCU 至该驱动板 | A 相下桥 PWM |
| 27 | INHB | MCU 至该驱动板 | B 相上桥 PWM；3×PWM模式下，对应PWM信号只需连接INHx |
| 28 | INLB | MCU 至该驱动板 | B 相下桥 PWM |
| 29 | INHC | MCU 至该驱动板 | C 相上桥 PWM；3×PWM模式下，对应PWM信号只需连接INHx |
| 30 | INLC | MCU 至该驱动板 | C 相下桥 PWM |
| 31 / 32 | GND |
5.4 电机与电源接口
| 接口 / 信号 | 连接对象 | 说明 |
|---|---|---|
| VCC | 直流母线正极 | 板面标注 12 - 60V；接入前需确认电源极性和电流能力； |
| GND / PGND | 直流母线负极 / 系统地 | 外部 MCU、母线电源和该驱动板之间应保证地线连接可靠； |
| SHA(A) | 电机 U 相 | A 相桥臂输出 |
| SHB(B) | 电机 V 相 | B 相桥臂输出 |
| SHC(C) | 电机 W 相 | C 相桥臂输出 |
6. 电气参数与出厂配置
本节汇总本产品的主要电气参数及板载出厂配置；涉及板载配置电阻的项目以当前硬件版本原理图为准；
| 类别 | 规格项 | 参数 | 备注 / 板载配置 |
|---|---|---|---|
| 电源与接口 | 主电源输入 | 12 - 60V | 用户应根据所连接电机及实际应用选择母线电压，输入电压不得超出规定范围； |
| 电源与接口 | 逻辑接口电平 | 3.3V | P2 控制与采样接口； |
| 电源与接口 | 参考电压 | 3.3V | U4：NCP51460SN33T1G，VREF_3.3V； |
| 功率输出 | 功率输出形式 | 三相全桥 | SHA(A) / SHB(B) / SHC(C) 输出； |
| 功率输出 | 连续输出电流 | 26A | 以实际 MOSFET BOM、铜厚、环境温度、散热条件和温升测试结果为准； |
| 功率输出 | 峰值输出电流 | 28A | 以实际 MOSFET BOM、散热条件和测试结果为准； |
| PWM 控制 | PWM 控制模式 | 6×PWM | R49 = 0Ω，R45 不装；INHA / INLA / INHB / INLB / INHC / INLC； |
| PWM 控制 | PWM 频率范围 | 10KHz~40KHz | 根据外部控制器、死区时间、MOSFET 开关特性和实测结果确定； |
| 相电流采样 | 相电流采样电阻 | 0.002Ω | R36 / R37 / R38； |
| 相电流采样 | 相电流采样增益 | 5V/V | R47 = 0Ω，R43 不装； |
| 母线电流采样 | 母线电流采样电阻 | 0.002Ω | R26； |
| 母线电流采样 | 母线电流放大器增益 | 20V/V | U11：INA180A1； |
| DRV8353H 配置 | VDS 保护阈值 | 0.7V | R44 = 18KΩ 接 +3.3V，R48 不装；依据原理图 DRV-Config 对照表； |
| DRV8353H 配置 | 栅极驱动电流 | 100mA / 200mA（源出 / 灌入） | R50 = 18KΩ 接 GND，R46 不装；依据原理图 DRV-Config 对照表； |
| 控制与状态信号 | DRV_EN 默认状态 | 低电平 | R15 = 10KΩ 下拉，R29 = 56Ω 串联； |
| 控制与状态信号 | FAULT 故障输出 | 低电平有效 | R12 = 4.7KΩ 上拉至 +3.3V； |
| 控制与状态信号 | CAL 电流校准 | 外部控制输入 | CAL 引出至 P2-24，具体校准时序由外部 MCU 控制； |
7. 使用要求与注意事项
- 该驱动板为功率驱动板，不包含完整伺服控制算法；
- 不应在未确认电源极性和电压范围的情况下接入主电源；
- 不应将电机相线短接；
- 禁止带电插拔主电源线、电机三相线和 P2 控制排线；
- 调试初期应使用限流电源或串联保护措施，并从受限输出状态开始；
- DRV8353H 完成唤醒后，如果 FAULT 持续为低电平，应停止使用并排查电源、电机接线、负载和过温状态；
- 连续电流和峰值电流等性能指标应以实际 BOM 和测试结果为准；效率应配合外部主控、实际电机及负载进行测试；
机械尺寸
