DRV8428E/P：高性能雙H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)的卓越之選

在電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，一款性能卓越、功能豐富的驅(qū)動(dòng)芯片能為設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的便利與優(yōu)勢(shì)。今天，我們就來(lái)深入了解一下德州儀器（TI）推出的DRV8428E/P雙H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，看看它究竟有哪些獨(dú)特之處。

文件下載：drv8428e.pdf

產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

多電機(jī)驅(qū)動(dòng)能力

DRV8428E/P具備強(qiáng)大的電機(jī)驅(qū)動(dòng)能力，它可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)雙極步進(jìn)電機(jī)，或者兩個(gè)雙向有刷直流電機(jī)，甚至四個(gè)單向有刷直流電機(jī)。這種多樣化的驅(qū)動(dòng)方式，使得它在不同類型的電機(jī)應(yīng)用中都能游刃有余。

集成電流感應(yīng)功能

該驅(qū)動(dòng)器集成了電流感應(yīng)功能，這意味著無(wú)需額外的感測(cè)電阻。不僅節(jié)省了電路板空間，還降低了系統(tǒng)成本。而且，它具有±6%的滿量程電流精度，能夠精確地控制電機(jī)電流。

寬工作電壓范圍

其工作電源電壓范圍為4.2 - 33V，這使得它可以適應(yīng)不同的電源環(huán)境，為各種應(yīng)用提供了更廣泛的選擇。

多種控制接口選項(xiàng)

提供了PHASE/ENABLE（PH/EN）和PWM（IN/IN）兩種控制接口選項(xiàng)，方便與不同的控制器電路進(jìn)行接口，增強(qiáng)了設(shè)計(jì)的靈活性。

智能調(diào)諧和混合衰減選項(xiàng)

智能調(diào)諧功能可以自動(dòng)調(diào)整衰減設(shè)置，以最小化電流紋波，同時(shí)快速響應(yīng)步進(jìn)變化?；旌纤p模式則為電機(jī)驅(qū)動(dòng)提供了更多的控制策略。

低功耗睡眠模式

低電流睡眠模式（2μA）可以在不驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)為系統(tǒng)節(jié)省大量的功率，提高系統(tǒng)的能效。

保護(hù)功能完善

具備VM欠壓鎖定（UVLO）、過(guò)流保護(hù)（OCP）和熱關(guān)斷（OTSD）等保護(hù)功能，能夠有效保護(hù)芯片和電機(jī)，提高系統(tǒng)的可靠性。

應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

DRV8428E/P的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，涵蓋了多個(gè)行業(yè)：

• 有刷直流電機(jī)應(yīng)用：如打印機(jī)、掃描儀、貨幣計(jì)數(shù)器和電子銷售點(diǎn)（EPOS）設(shè)備等。
• 辦公和家庭自動(dòng)化：包括工廠自動(dòng)化、機(jī)器人、小型家用電器和縫紉機(jī)等。
• 機(jī)器人領(lǐng)域：如真空機(jī)器人、人形機(jī)器人和玩具機(jī)器人等。
• 智能電表：為智能電表的電機(jī)驅(qū)動(dòng)提供了可靠的解決方案。

詳細(xì)技術(shù)解析

集成電流感應(yīng)架構(gòu)

DRV8428E/P采用集成電流感應(yīng)架構(gòu)，通過(guò)電流鏡方法和內(nèi)部功率MOSFET進(jìn)行電流感測(cè)，消除了外部功率感測(cè)電阻的需求。這種架構(gòu)不僅節(jié)省了電路板空間和BOM成本，還減少了功率消耗。電流調(diào)節(jié)設(shè)定點(diǎn)由VREFA和VREFB引腳的電壓調(diào)整。

橋控制方式

• DRV8428E：采用PH/EN接口進(jìn)行控制。通過(guò)nSLEEP、xEN和xPH引腳的不同組合，可以實(shí)現(xiàn)H橋的不同狀態(tài)，如睡眠模式、禁用模式、正向和反向驅(qū)動(dòng)等。
• DRV8428P：采用PWM接口進(jìn)行控制。通過(guò)nSLEEP、xIN1和xIN2引腳的不同組合，同樣可以實(shí)現(xiàn)H橋的不同狀態(tài)。

電流調(diào)節(jié)和衰減模式

電流通過(guò)電機(jī)繞組由可調(diào)的關(guān)斷時(shí)間PWM電流調(diào)節(jié)電路進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)電流達(dá)到調(diào)節(jié)閾值時(shí)，H橋進(jìn)入衰減模式，以降低電流。衰減模式分為快速衰減和慢速衰減兩種：

• 快速衰減模式：當(dāng)PWM斬波電流水平達(dá)到時(shí)，H橋反轉(zhuǎn)狀態(tài)，允許繞組電流反向流動(dòng)。
• 慢速衰減模式：通過(guò)啟用橋中的兩個(gè)低端FET，使繞組電流再循環(huán)。

此外，還可以通過(guò)七電平DECAY/TOFF引腳設(shè)置選擇不同的衰減模式和關(guān)斷時(shí)間，如智能調(diào)諧動(dòng)態(tài)衰減、智能調(diào)諧紋波控制和混合衰減等。

保護(hù)電路

• VM欠壓鎖定（UVLO）：當(dāng)VM引腳電壓低于UVLO閾值電壓時(shí)，所有輸出將被禁用，直到欠壓條件消除。
• 過(guò)流保護(hù)（OCP）：每個(gè)FET上的模擬電流限制電路可以限制通過(guò)FET的電流。如果電流限制持續(xù)時(shí)間超過(guò)tOCP時(shí)間，兩個(gè)H橋中的FET將被禁用，經(jīng)過(guò)tRETRY時(shí)間后自動(dòng)恢復(fù)正常操作。
• 熱關(guān)斷（OTSD）：當(dāng)芯片溫度超過(guò)熱關(guān)斷極限時(shí)，H橋中的所有MOSFET將被禁用，直到結(jié)溫降至閾值以下。

應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)例

典型應(yīng)用 - 驅(qū)動(dòng)有刷直流電機(jī)

在典型應(yīng)用中，DRV8428E/P可以配置為通過(guò)H橋驅(qū)動(dòng)兩個(gè)外部負(fù)載（如兩個(gè)有刷直流電機(jī)）。以下是設(shè)計(jì)步驟：

1. 設(shè)計(jì)要求確定：包括電源電壓、電機(jī)繞組電阻、電感、開(kāi)關(guān)頻率和調(diào)節(jié)電流等參數(shù)。
2. 電流調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)電流（IREG）由VREFx模擬電壓設(shè)置，計(jì)算公式為IREG (A) = VREFx (V) / Kv (V/A)。
3. 功率耗散和熱計(jì)算：總功率耗散（PTOT）由功率MOSFET的導(dǎo)通損耗、開(kāi)關(guān)損耗和靜態(tài)電源電流耗散組成。通過(guò)計(jì)算這些損耗，可以確定芯片的工作溫度，確保其在安全范圍內(nèi)工作。

替代應(yīng)用 - 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)

DRV8428E/P也可以用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。設(shè)計(jì)步驟如下：

1. 設(shè)計(jì)要求確定：包括電源電壓、電機(jī)繞組電阻、電感、步進(jìn)角、微步進(jìn)水平、目標(biāo)電機(jī)速度和滿量程電流等參數(shù)。
2. 電流調(diào)節(jié)：滿量程電流（IFS）由VREFx電壓決定，計(jì)算公式為IFS (A) = VREF (V) / 3 (V/A)。同時(shí)，IFS電流必須滿足一定條件，以避免電機(jī)飽和。
3. 步進(jìn)電機(jī)速度規(guī)劃：根據(jù)目標(biāo)電機(jī)速度、微步進(jìn)水平和電機(jī)全步角，計(jì)算輸入波形的頻率，確保電機(jī)能夠達(dá)到目標(biāo)速度。
4. 衰減模式選擇：支持混合衰減和智能調(diào)諧模式，通過(guò)可調(diào)的固定關(guān)斷時(shí)間方案調(diào)節(jié)電機(jī)繞組電流。

電源和布局建議

電源建議

DRV8428E/P設(shè)計(jì)用于在4.2 - 33V的輸入電壓范圍內(nèi)工作。在VM引腳附近應(yīng)放置一個(gè)0.01μF的陶瓷電容，并添加一個(gè)大容量電容，以提供穩(wěn)定的電源。

布局指南

• VM引腳應(yīng)使用低ESR陶瓷旁路電容（推薦值為0.01μF）旁路到PGND，電容應(yīng)盡可能靠近VM引腳。
• DVDD引腳應(yīng)使用低ESR陶瓷電容（推薦值為0.47μF，額定電壓為6.3V）旁路到地。
• 熱PAD必須連接到系統(tǒng)地，以確保良好的散熱性能。

總結(jié)

DRV8428E/P雙H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以其豐富的功能、高性能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，為電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。無(wú)論是在有刷直流電機(jī)還是步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用中，它都能展現(xiàn)出卓越的性能。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇控制接口、衰減模式和電源布局，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。希望通過(guò)本文的介紹，能讓大家對(duì)DRV8428E/P有更深入的了解，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中能夠更加得心應(yīng)手。你在使用類似電機(jī)驅(qū)動(dòng)器時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。