DRV8846雙H橋步進電機驅(qū)動器：特性、應用與設計要點解析

在電子工程師的日常工作中，步進電機驅(qū)動器是一個常見且關鍵的組件。今天我們要深入探討的是德州儀器（TI）的DRV8846雙H橋步進電機驅(qū)動器，它在打印機、掃描儀、視頻監(jiān)控攝像頭、投影儀等自動化設備中都有廣泛的應用。

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特性亮點

微步進與控制模式

DRV8846是一款PWM微步進電機驅(qū)動器，內(nèi)置微步進索引器，支持高達1/32微步進，通過簡單的STEP/DIR接口就能輕松與控制器電路連接。這意味著我們可以根據(jù)實際需求，通過引腳配置電機從整步到1/32步的模式，實現(xiàn)更精確的電機控制。比如在一些對精度要求極高的打印機應用中，1/32微步進模式就能讓打印頭的移動更加精準，從而提高打印質(zhì)量。

多種衰減模式

它支持智能調(diào)諧、慢速衰減、快速衰減和混合衰減等多種衰減模式。智能調(diào)諧技術能夠自動調(diào)整衰減設置，以最小化電流紋波，同時快速響應步進變化。在實際應用中，不同的步進電機和工作條件可能需要不同的衰減模式來減少機械噪音和振動。例如，在掃描儀應用中，選擇合適的衰減模式可以降低電機運行時的噪音，提高用戶體驗。

可配置的PWM斬波關斷時間

PWM電流斬波關斷時間可以選擇10μs、20μs或30μs，這為我們在不同的應用場景中提供了更多的靈活性。通過調(diào)整關斷時間，我們可以更好地控制電機的電流，從而優(yōu)化電機的性能。

自適應消隱時間

自適應消隱時間確保了電機的平穩(wěn)步進，減少了電流波動對電機運行的影響。這在一些對電機平穩(wěn)性要求較高的應用中非常重要，比如投影儀中的鏡頭移動控制，平穩(wěn)的步進可以避免畫面出現(xiàn)抖動。

寬工作電壓范圍與高電流驅(qū)動能力

DRV8846的工作電源電壓范圍為4 - 18V，每個H橋在25°C時能夠提供高達1.4A的滿量程輸出電流（需要適當?shù)纳岽胧掚妷悍秶沟盟梢赃m應不同的電源環(huán)境，而高電流驅(qū)動能力則能夠滿足大多數(shù)步進電機的功率需求。

低功耗睡眠模式

低功耗睡眠模式通過關閉內(nèi)部電路，實現(xiàn)了極低的靜態(tài)電流消耗。我們可以使用專用的nSLEEP引腳來設置睡眠模式，在電機不需要運行時，進入睡眠模式可以節(jié)省大量的電能，這對于一些電池供電的設備尤為重要。

完善的保護功能

內(nèi)部提供了VM欠壓鎖定（UVLO）、過流保護（OCP）、熱關斷（TSD）等保護功能，并通過nFAULT引腳指示故障狀態(tài)。這些保護功能可以有效地保護驅(qū)動器和電機，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

應用場景

DRV8846適用于多種自動化設備，如打印機、掃描儀、視頻監(jiān)控攝像頭和投影儀等。在打印機中，它可以精確控制打印頭的移動，實現(xiàn)高質(zhì)量的打??；在掃描儀中，能夠保證掃描頭的平穩(wěn)移動，提高掃描精度；在視頻監(jiān)控攝像頭中，可用于鏡頭的聚焦和變焦控制；在投影儀中，可控制鏡頭的移動和調(diào)節(jié)。

詳細設計與使用要點

引腳配置與功能

DRV8846的引腳配置豐富，每個引腳都有其特定的功能。例如，ADEC引腳用于啟用智能調(diào)諧功能，邏輯低電平時通過DEC0和DEC1引腳設置衰減模式，邏輯高電平時啟用智能調(diào)諧操作；DIR引腳用于設置步進方向；nSLEEP引腳用于控制睡眠模式等。我們在設計電路時，需要根據(jù)具體的應用需求正確連接和配置這些引腳。

電流調(diào)節(jié)

電機繞組中的電流通過可調(diào)固定關斷時間的PWM電流調(diào)節(jié)電路進行調(diào)節(jié)。PWM斬波電流由比較器設置，比較連接到xISEN引腳的電流感測電阻兩端的電壓與參考電壓。參考電壓可以由內(nèi)部3.3V參考提供（需要將VINT連接到VREF），也可以外部提供到VREF引腳。同時，通過3位扭矩DAC和正弦查找表的輸出對參考電壓進行縮放。在實際設計中，我們需要根據(jù)電機的參數(shù)和應用需求，合理選擇電流感測電阻和參考電壓，以確保電機的正常運行。

衰減模式選擇

DRV8846支持快速、慢速、混合和智能調(diào)諧四種衰減模式。在混合衰減模式下，電流再循環(huán)開始為快速衰減，但在固定時間后切換到慢速衰減模式。智能調(diào)諧模式則通過動態(tài)調(diào)整快速衰減時間，最小化電流紋波并快速適應電流步進變化。我們需要根據(jù)步進電機的特性和工作條件，選擇合適的衰減模式，以減少機械噪音和振動。

保護電路

保護電路是DRV8846的重要組成部分，包括過流保護、熱關斷和欠壓鎖定。過流保護獨立檢測每個H橋的過流情況，當檢測到過流時，所有FET將被禁用，并通過nFAULT引腳指示故障。熱關斷功能在芯片溫度超過安全限制時，會禁用所有FET，直到溫度恢復正常。欠壓鎖定功能在VM引腳電壓低于UVLO閾值時，會禁用所有電路，直到電壓恢復正常。這些保護功能可以有效地保護驅(qū)動器和電機，延長設備的使用壽命。

功能模式

DRV8846有正常工作模式、睡眠模式和故障模式。在睡眠模式下，VINT穩(wěn)壓器和H橋FET被禁用，以降低功耗。通過控制nSLEEP引腳的電平，可以使設備進入或退出睡眠模式。在故障模式下，nFAULT引腳會被拉低，指示故障狀態(tài)。

設計流程與注意事項

設計流程

在使用DRV8846進行設計時，我們需要根據(jù)系統(tǒng)的需求確定設計參數(shù)，如電機的額定電壓、繞組電阻、電感、步進角度、目標步進級別、目標電機速度和目標斬波電流等。然后根據(jù)這些參數(shù)計算步進頻率和斬波電流，并選擇合適的衰減模式和PWM關斷時間。最后，根據(jù)設計要求進行電路布局和PCB設計。

注意事項

• 電源供應：DRV8846的工作電源電壓范圍為4 - 18V，在設計電源電路時，需要確保電源的穩(wěn)定性和可靠性。同時，需要在VM引腳附近放置合適的電容進行濾波，以減少電源噪聲對驅(qū)動器的影響。
• 散熱設計：由于DRV8846在工作時會產(chǎn)生一定的熱量，特別是在高電流輸出時，因此需要進行合理的散熱設計?？梢允褂蒙崞蚱渌岽胧﹣斫档托酒臏囟?，確保其正常工作。
• ESD保護：該器件的內(nèi)置ESD保護有限，在存儲和處理過程中，需要采取措施防止靜電對MOS柵極造成損壞，如將引腳短接或放置在導電泡沫中。
• 布局設計：在PCB布局時，需要遵循一定的原則。例如，將VM引腳的旁路電容盡量靠近引腳放置，以減少電感；將VINT引腳的旁路電容也盡量靠近引腳，以確保電壓的穩(wěn)定性。同時，需要注意引腳的排列和布線，避免信號干擾。

總結(jié)

DRV8846雙H橋步進電機驅(qū)動器以其豐富的功能、高性能和完善的保護機制，為電子工程師在步進電機控制設計中提供了一個優(yōu)秀的選擇。通過深入了解其特性、應用場景和設計要點，我們可以更好地發(fā)揮其優(yōu)勢，設計出更加穩(wěn)定、可靠和高效的步進電機控制系統(tǒng)。希望本文對各位工程師在實際設計中有所幫助，大家在使用過程中有任何問題或經(jīng)驗，歡迎在評論區(qū)分享交流。