在高可靠性、多通道控制或冗余需求強烈的電機驅動系統中，使用兩顆H橋柵極驅動器（例如 DRV8705-Q1 ）驅動同一個電機是一種可行但設計要求較高的架構。這類系統在汽車、工業控制和高端機器人等領域具有廣泛應用場景。

本文將從原理設計、潛在風險、防護策略以及失效保護機制幾個方面，系統梳理該方案的關鍵要點，幫助工程師在實現方案時規避常見陷阱，并提升系統穩定性與可維護性。

一、方案原理概述

在該方案中，兩個獨立的 DRV8705-Q1通過各自外接 H 橋 MOSFET，與同一臺直流電機（如有刷 DC 或步進電機繞組）進行連接。

基本工況假設：

• 任意時刻僅有一顆 DRV 工作，另一顆處于禁用狀態（nSLEEP = LOW）；
• 兩組 H 橋的 MOSFET 輸出節點連接到同一個電機；
• 通過 MCU 控制切換驅動主控權。

這種結構具備一定冗余能力，但也帶來信號、電源、驅動狀態等多方面的電氣耦合問題。

二、關鍵風險點與應對方法

GHx/GLx 懸空與誤導通風險

• 風險描述：當某個DRV8705被禁用（nSLEEP低）后，其內部驅動器輸出為高阻態，此時MOSFET的柵極容易懸空，可能受到噪聲干擾而誤導通。
• 解決方案：在每顆MOSFET的 柵極與源極（G-S）之間并聯10–47kΩ的下拉電阻，確保禁用狀態下MOS可靠關閉。

體二極管導通風險

• 風險描述：禁用通道中的MOSFET體二極管可能在另一DRV8705工作時導通，引發不受控的電流路徑。
• 解決方案：
  • 選用反向漏電流更小的MOSFET；
  • 或在禁用DRV斷電時進一步使用高邊負載開關或斷開電源的方式實現電氣隔離。

反向電壓沖擊與TVS保護

• 風險描述：在快速換向或回生過程中，電機端可能產生高電壓尖峰，損傷禁用DRV8705的引腳或MOSFET。
• 解決方案：在電源（PVDD）與地之間、馬達電機與地之間并聯TVS瞬態抑制二極管，吸收過電壓尖峰，保護敏感器件。

PVDD側"外部硬隔離"策略

• 方式：在每顆DRV8705的供電PVDD路徑中串聯可控高邊開關（如智能負載開關或P-MOS）；
• 目的：在禁用DRV時，徹底斷開其電源輸入，實現電氣物理隔離，防止回流和誤觸發。

三、失效保護策略建議

為了實現更高的系統可靠性和安全容錯能力，建議引入如下設計優化：

• 獨立供電通路設計

  兩顆DRV8705使用相互隔離的電源軌；

  各自配備TVS、LC濾波器和限流軟啟動器件，避免彼此電源干擾。

• 控制信號隔離

  對于INx、nSLEEP、PWM等控制線，可加裝數字隔離器或緩沖器；

  有助于限制單個控制器失效時信號異常擴散。

• 故障狀態檢測與切換邏輯

  MCU實時讀取兩顆DRV的nFAULT引腳；

  如檢測到某一路故障，可通過控制PVDD斷電或信號切換轉移控制權至備用通道；

  推薦加入電流檢測或霍爾傳感器監控電機工作狀態。

• 軟件層的保護與降級機制

  在軟件邏輯中設定主備驅動優先級；

  出現故障后，系統可進入低速/安全模式運行，待主驅動恢復后切回。

四、參考原理圖要點checklist

建議的原理圖設計包括以下要點：

• 每個MOSFET柵極并聯（G-S之間）10–47kΩ下拉電阻；
• 兩個DRV8705的VM供電應具備獨立可控斷開機制；
• 每個DRV8705的VM處接TVS；
• 需保證任意時刻僅一顆DRV8705在工作（通過MCU控制nSLEEP或EN）；
• 可選的PVDD電源側智能開關/高邊開關；
• Motor輸出節點共用但設計合理的濾波與過壓保護；
• 禁用DRV8705時，確保其輸出全部可靠關閉；
• 兩個DRV8705的nFAULT都需要確保接入MCU，同時保證MCU內部有故障判斷邏輯和自動切換機制。

五、結語

使用雙DRV8705驅動一個電機，在某些關鍵場景中可提供冗余性和故障轉移能力。但前提是必須嚴格處理好驅動器之間的電氣隔離、狀態切換與保護措施。

一旦設計不當，非但不能提升系統可靠性，反而可能增加失效路徑和維護難度。

在安全和穩定性要求高的項目中，建議提前完成仿真驗證與原型測試，逐一驗證各項保護機制的可靠性。