DRV8873 H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)解析

在工業(yè)應(yīng)用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，德州儀器（TI）的DRV8873 H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器憑借其卓越的性能和豐富的功能，成為眾多工程師的理想之選。今天，我們就來深入探討DRV8873的各項(xiàng)特性、應(yīng)用場(chǎng)景以及設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵要點(diǎn)。

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一、DRV8873概述

DRV8873是一款專為工業(yè)有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)而設(shè)計(jì)的集成式驅(qū)動(dòng)器IC。它具備4.5 - 38V的寬工作電壓范圍，能夠提供高達(dá)10A的峰值電流驅(qū)動(dòng)，且在不同溫度下具有較低的導(dǎo)通電阻（RDS(ON)）。該器件集成了電流鏡用于輸出電流感測(cè)，擁有可配置的控制接口，支持多種邏輯輸入，還具備SPI或硬件接口選項(xiàng)，同時(shí)提供低功耗睡眠模式，封裝小巧，并且具備豐富的保護(hù)功能。

二、關(guān)鍵特性剖析

（一）驅(qū)動(dòng)能力與性能

• 寬電壓范圍：4.5 - 38V的工作電壓范圍，使得DRV8873能夠適應(yīng)多種不同的電源環(huán)境，為不同電壓需求的電機(jī)提供穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)。
• 高電流驅(qū)動(dòng)：10A的峰值電流驅(qū)動(dòng)能力，可滿足大多數(shù)工業(yè)有刷直流電機(jī)在啟動(dòng)和運(yùn)行過程中的高電流需求。
• 低導(dǎo)通電阻：在不同溫度下，其高低側(cè)的RDS(ON)較低。例如在TJ = 25°C、13.5V時(shí)為150mΩ，TJ = 150°C、13.5V時(shí)為250mΩ，這有助于降低功率損耗，提高驅(qū)動(dòng)效率。

（二）控制與接口

• 可配置控制接口：支持PH/EN、PWM（IN1/IN2）和獨(dú)立半橋控制三種模式，可根據(jù)不同的應(yīng)用需求靈活配置，滿足多樣化的控制要求。
• 多邏輯輸入支持：支持1.8V、3.3V、5V邏輯輸入，方便與各種微控制器或邏輯電路進(jìn)行接口。
• SPI或硬件接口選項(xiàng)：SPI接口可通過4線同步通信對(duì)設(shè)備進(jìn)行配置和狀態(tài)讀取，減少引腳數(shù)量；硬件接口則可實(shí)現(xiàn)簡單的配置，適用于對(duì)控制要求不高的場(chǎng)景。

（三）保護(hù)功能

• 電源欠壓鎖定（UVLO）：當(dāng)VM電壓低于設(shè)定值時(shí)，所有輸出將被禁用，nFAULT引腳拉低，保護(hù)設(shè)備免受欠壓影響。
• 電荷泵欠壓（CPUV）：檢測(cè)電荷泵電壓，當(dāng)電壓不足時(shí)，輸出禁用，nFAULT引腳拉低，可通過配置位選擇是否啟用該保護(hù)。
• 過流保護(hù)（OCP）：當(dāng)電流超過設(shè)定的OCP限值且持續(xù)時(shí)間超過t(OCP)時(shí)，半橋中的所有FET將被禁用，nFAULT引腳拉低。OCP有四種工作模式，可根據(jù)實(shí)際需求選擇。
• 輸出短路保護(hù)：能有效保護(hù)輸出免受短路到電池和短路到地的影響。
• 開路負(fù)載檢測(cè)（OLD）：檢測(cè)電機(jī)是否斷開連接，檢測(cè)到開路負(fù)載時(shí)，nFAULT引腳拉低，可在待機(jī)和活動(dòng)模式下進(jìn)行檢測(cè)。
• 熱關(guān)斷（TSD）：當(dāng)芯片溫度超過熱關(guān)斷閾值時(shí)，半橋禁用，nFAULT引腳拉低，該保護(hù)功能不可禁用。

三、應(yīng)用場(chǎng)景

DRV8873的應(yīng)用場(chǎng)景十分廣泛，涵蓋了多個(gè)領(lǐng)域：

• 金融設(shè)備：如電子銷售點(diǎn)終端（ePOS）和貨幣計(jì)數(shù)器、自動(dòng)取款機(jī)（ATM）等，可用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)紙幣傳輸、卡讀寫等功能。
• 辦公設(shè)備：多功能打印機(jī)和激光打印機(jī)中，可驅(qū)動(dòng)進(jìn)紙電機(jī)、硒鼓電機(jī)等，確保打印過程的穩(wěn)定運(yùn)行。
• 工業(yè)自動(dòng)化：在工廠自動(dòng)化和機(jī)器人領(lǐng)域，可用于驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行器和關(guān)節(jié)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)控制。
• 智能家居：如電動(dòng)百葉窗、可調(diào)節(jié)書桌和床等，為智能家居設(shè)備提供可靠的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）電源設(shè)計(jì)

• 電壓范圍：DRV8873的VM工作電壓范圍為4.5 - 38V，設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)電機(jī)的額定電壓選擇合適的電源。同時(shí)，要注意電源的穩(wěn)定性，避免電壓波動(dòng)對(duì)設(shè)備造成影響。
• 電容配置：在VM引腳附近需放置0.1μF的陶瓷電容進(jìn)行旁路，以濾除高頻噪聲。此外，還需根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況選擇合適的大容量電容，以滿足電機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)的大電流需求。

（二）電流感測(cè)與調(diào)節(jié)

• 電流鏡應(yīng)用：IPROPI引腳輸出與H橋中電流成正比的模擬電流，可通過外部電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)。選擇外部電阻時(shí)，需確保IPROPI引腳電壓小于5V，以保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。
• 電流調(diào)節(jié)：可通過SPI或硬件方式設(shè)置電流調(diào)節(jié)閾值（ITRIP）和PWM關(guān)斷時(shí)間（TOFF），以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)電流的精確控制。

（三）控制接口配置

• 控制模式選擇：根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，選擇合適的控制模式，如PH/EN、PWM或獨(dú)立半橋控制。在硬件版本中，可通過MODE引腳進(jìn)行設(shè)置；在SPI版本中，可通過寫入MODE寄存器進(jìn)行配置。
• 邏輯輸入兼容性：確保邏輯輸入信號(hào)的電壓與DRV8873的邏輯電平兼容，以保證控制信號(hào)的正確傳輸。

（四）布局設(shè)計(jì)

• 電容放置：旁路電容應(yīng)盡可能靠近VM、DVDD、VCP等引腳，以減少寄生電感和電阻的影響。
• 布線優(yōu)化：高電流路徑的布線應(yīng)盡量短而寬，以降低電阻和電感，減少功率損耗和電磁干擾。同時(shí)，要注意信號(hào)線路與功率線路的隔離，避免相互干擾。

五、總結(jié)

DRV8873 H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以其出色的性能、豐富的功能和可靠的保護(hù)機(jī)制，為工業(yè)有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在設(shè)計(jì)過程中，工程師們需要充分考慮電源設(shè)計(jì)、電流感測(cè)與調(diào)節(jié)、控制接口配置以及布局設(shè)計(jì)等關(guān)鍵要點(diǎn)，以確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和性能優(yōu)化。希望通過本文的介紹，能幫助大家更好地了解和應(yīng)用DRV8873，在實(shí)際項(xiàng)目中取得理想的效果。大家在使用DRV8873的過程中，有沒有遇到過一些獨(dú)特的問題或者有什么好的經(jīng)驗(yàn)分享呢？歡迎在評(píng)論區(qū)留言討論。