Texas Instruments DRV8251 4.1A有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是一款集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，具有N溝道半橋、電荷泵、電流調(diào)節(jié)和保護(hù)電路。電荷泵通過(guò)支持N溝道MOSFET半橋和100%占空比驅(qū)動(dòng)來(lái)提高效率。DRV8251通過(guò)比較ISEN引腳上電流檢測(cè)分流電阻器上的模擬輸入VREF和電壓來(lái)進(jìn)行電流調(diào)節(jié) 限流能力可顯著降低電機(jī)啟動(dòng)和失速情況下的大電流。

數(shù)據(jù)手冊(cè)；*附件：Texas Instruments DRV8251 4.1A有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

低功耗休眠模式通過(guò)關(guān)斷大部分內(nèi)部電路來(lái)實(shí)現(xiàn)超低靜態(tài)電流消耗。內(nèi)部保護(hù)特性包括電源欠壓閉鎖、輸出過(guò)流和器件過(guò)熱。Texas Instruments DRV8251是一系列器件的一部分，具有引腳對(duì)引腳、可擴(kuò)展R DS(on) 和電源電壓選項(xiàng)，支持各種負(fù)載和電源軌，設(shè)計(jì)變化極小。

特性

• N通道H橋有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器
• 工作電源電壓范圍：4.5V至48V
• 引腳對(duì)引腳、R DS(on) 、電壓和電流檢測(cè)/調(diào)節(jié)型號(hào)（外部分流電阻器和集成電流鏡）
• • 支持1.8V、3.3V和5V邏輯輸入
• 集成電流調(diào)節(jié)
• 低功率睡眠模式
  • <1μA（V VM =24V，T J =25°C時(shí)）
• 小型封裝尺寸和占位面積
• 8引腳HSOP封裝，帶有PowerPAD?，4.9mm × 6.0mm
• 集成保護(hù)特性
  • VM欠壓閉鎖 (UVLO)
  • 鎖存過(guò)流保護(hù) (OCP)
  • 熱關(guān)斷 (TSD)

功能框圖

基于DRV8251的有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器技術(shù)解析與應(yīng)用

一、DRV8251概述

DRV8251是德州儀器(TI)推出的一款高性能有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，屬于其電機(jī)驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品線中的重要成員。這款集成式驅(qū)動(dòng)器采用N溝道H橋架構(gòu)，具有4.5V至48V的寬工作電壓范圍和4.1A的峰值輸出電流能力。

主要特性

• ?高效能設(shè)計(jì)?：450mΩ(典型值)的RDS(on)顯著降低導(dǎo)通損耗
• ?靈活供電?：支持4.5V至48V寬電壓輸入范圍
• ?智能保護(hù)?：集成欠壓鎖定(UVLO)、過(guò)流保護(hù)(OCP)和熱關(guān)斷(TSD)
• ?低功耗模式?：睡眠模式下電流小于1μA
• ?緊湊封裝?：8引腳HSOP帶PowerPAD?封裝(4.9×6.0mm)

二、核心技術(shù)解析

2.1 電流調(diào)節(jié)功能

DRV8251的核心創(chuàng)新之一是其集成的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)。通過(guò)外部檢測(cè)電阻(ISEN引腳)和VREF引腳的模擬電壓輸入，驅(qū)動(dòng)器可以精確控制電機(jī)電流：

ITRIP = AV × (VREF/RSENSE) = 10 × (VREF/RSENSE)

這一特性對(duì)于限制電機(jī)啟動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)的大電流尤為重要，能有效保護(hù)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路。

2.2 PWM控制接口

器件支持高達(dá)200kHz的PWM控制頻率，兼容1.8V、3.3V和5V邏輯輸入。通過(guò)IN1和IN2引腳的不同組合，可實(shí)現(xiàn)四種工作模式：

1. ?正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)? (IN1=1, IN2=0)
2. ?反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)? (IN1=0, IN2=1)
3. ?制動(dòng)模式? (IN1=1, IN2=1)
4. ?滑行模式? (IN1=0, IN2=0)

2.3 保護(hù)機(jī)制

DRV8251集成了多重保護(hù)功能：

• ?VM欠壓鎖定?：當(dāng)電源電壓低于4.15V(典型值)時(shí)自動(dòng)禁用輸出
• ?過(guò)流保護(hù)?：峰值電流超過(guò)閾值(3.7A@4.5≤VM<5.5V或4.1A@VM≥5.5V)時(shí)觸發(fā)保護(hù)
• ?熱關(guān)斷?：結(jié)溫超過(guò)175°C時(shí)自動(dòng)關(guān)斷，溫度下降40°C后恢復(fù)

三、典型應(yīng)用設(shè)計(jì)

3.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

典型應(yīng)用電路包含以下關(guān)鍵元件：

• ?電源濾波?：0.1μF陶瓷電容+47μF電解電容組合
• ?電流檢測(cè)?：低感值、高功率額定值的表面貼裝電阻(如0.2Ω/2W)
• ?散熱設(shè)計(jì)?：充分利用PowerPAD?，通過(guò)多層接地平面和多個(gè)過(guò)孔散熱

3.2 堵轉(zhuǎn)檢測(cè)方案

通過(guò)外部電流檢測(cè)放大器監(jiān)測(cè)ISEN引腳電壓，可實(shí)現(xiàn)智能堵轉(zhuǎn)檢測(cè)：

1. 使用運(yùn)算放大器(如TLV6001)放大檢測(cè)電阻兩端電壓
2. 微控制器ADC讀取放大后的信號(hào)
3. 軟件設(shè)定堵轉(zhuǎn)閾值和檢測(cè)時(shí)序，避免誤判啟動(dòng)浪涌電流

3.3 繼電器驅(qū)動(dòng)應(yīng)用

DRV8251同樣適用于驅(qū)動(dòng)單線圈和雙線圈繼電器：

• ?單線圈繼電器?：利用H橋的正反轉(zhuǎn)功能控制繼電器狀態(tài)
• ?雙線圈繼電器?：將中心抽頭接VM，僅需使用兩個(gè)低側(cè)驅(qū)動(dòng)

四、選型指南

DRV8251屬于TI有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器系列產(chǎn)品，與其他型號(hào)對(duì)比：

五、應(yīng)用領(lǐng)域

憑借其高性能和可靠性，DRV8251廣泛應(yīng)用于：

• ?辦公設(shè)備?：打印機(jī)、POS機(jī)、ATM機(jī)
• ?家電?：吸塵機(jī)器人、洗衣機(jī)、咖啡機(jī)
• ?醫(yī)療設(shè)備?：呼吸機(jī)、手術(shù)設(shè)備、電動(dòng)病床
• ?工業(yè)控制?：電能表、健身器材等

六、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1. ?PCB布局?：大電流路徑應(yīng)盡量短而寬，ISEN檢測(cè)走線應(yīng)遠(yuǎn)離噪聲源
2. ?散熱管理?：充分利用PowerPAD?和多層PCB進(jìn)行散熱
3. ?電流檢測(cè)?：檢測(cè)電阻功率需留有足夠余量，建議采用多電阻并聯(lián)方案
4. ?電源設(shè)計(jì)?：VM引腳需靠近放置足夠的去耦電容