Texas Instruments DRV8231A 33V H橋驅(qū)動器是一款集成電機(jī)驅(qū)動器，具有N溝道H橋、電荷泵、電流檢測反饋、電流調(diào)節(jié)和保護(hù)電路。電荷泵通過支持N溝道MOSFET半橋和100%占空比驅(qū)動來提高效率。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：Texas Instruments DRV8231A 33V H橋驅(qū)動器數(shù)據(jù)手冊.pdf

IPROPI引腳上的內(nèi)部電流鏡架構(gòu)可實現(xiàn)電流檢測和調(diào)節(jié)。該特性無需大功率分流電阻器，節(jié)省了電路板面積并降低了系統(tǒng)成本。IPROPI電流檢測輸出允許微控制器檢測電機(jī)失速或負(fù)載條件的變化。外部電壓基準(zhǔn)引腳VREF可在啟動和失速事件期間確定電流調(diào)節(jié)閾值，無需微控制器交互。

低功耗休眠模式通過關(guān)斷大部分內(nèi)部電路來實現(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、輸出過流和器件過熱。Texas Instruments DRV8231A是一系列器件的一部分，具有引腳對引腳、可擴(kuò)展 R DS(on) 和電源電壓選項，支持各種負(fù)載和電源軌，設(shè)計變化極小。

特性

• N通道H橋有刷直流電機(jī)驅(qū)動器
• 工作電源電壓范圍：4.5V至33V
• 引腳對引腳、R DS(on) 、電壓和電流檢測/調(diào)節(jié)型號（外部分流電阻器和集成電流鏡）
• 集成IPROPI電流檢測，用于失速檢測和電流調(diào)節(jié)
• 低功率睡眠模式
  • <1μA（V VM =24V，T J =25°C時）
• 小型封裝尺寸和占位面積
  • 8引腳WSON，帶PowerPAD?，2.0mm × 2.0mm
  • 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)
  • 自動重試過流保護(hù) (OCP)
  • 熱關(guān)斷 (TSD)

功能框圖

德州儀器DRV8231A H橋電機(jī)驅(qū)動器技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、DRV8231A產(chǎn)品概述

德州儀器(TI)推出的DRV8231A是一款高性能的H橋直流電機(jī)驅(qū)動器，專為各種工業(yè)、消費(fèi)和醫(yī)療應(yīng)用設(shè)計。該器件集成了N溝道H橋、電荷泵、電流反饋感應(yīng)、電流調(diào)節(jié)和保護(hù)電路，提供了完整的電機(jī)驅(qū)動解決方案。

?關(guān)鍵特性?：

• 4.5V至33V寬工作電壓范圍
• 3.7A峰值輸出電流能力
• 600mΩ典型RDS(on)（高低側(cè)MOSFET）
• 集成IPROPI電流感應(yīng)功能，無需外部分流電阻
• 支持1.8V、3.3V和5V邏輯輸入
• 低功耗睡眠模式（<1μA靜態(tài)電流）
• 提供8引腳WSON和HSOP兩種封裝選項

二、核心功能解析

2.1 H橋驅(qū)動架構(gòu)

DRV8231A采用全N溝道MOSFET H橋設(shè)計，通過內(nèi)部電荷泵實現(xiàn)高效驅(qū)動，支持100%占空比運(yùn)行。這種架構(gòu)相比傳統(tǒng)P溝道設(shè)計具有更低的導(dǎo)通電阻和更高的效率。

?控制邏輯?：

2.2 集成電流感應(yīng)與調(diào)節(jié)

DRV8231A的創(chuàng)新之處在于其集成的電流感應(yīng)架構(gòu)，通過IPROPI引腳提供與負(fù)載電流成比例的模擬電流輸出，消除了對外部功率分流電阻的需求。

?電流感應(yīng)工作原理?：

• 內(nèi)部電流鏡架構(gòu)測量低側(cè)MOSFET電流
• IPROPI輸出電流：IPROPI(μA) = (ILS1 + ILS2)(A) × AIPROPI(μA/A)
• 典型AIPROPI增益為1500μA/A
• 通過外部電阻RIPROPI轉(zhuǎn)換為電壓信號供MCU讀取

?電流調(diào)節(jié)功能?：

• 固定關(guān)斷時間電流斬波方案
• 斬波閾值ITRIP由VREF和RIPROPI設(shè)定：ITRIP(A) = VVREF(V)/[RIPROPI(Ω)×AIPROPI(μA/A)]
• 典型關(guān)斷時間(tOFF)為25μs

三、關(guān)鍵應(yīng)用設(shè)計考慮

3.1 電源設(shè)計

?電源要求?：

• 工作電壓范圍：4.5V至33V
• 建議在VM引腳附近放置：
  • 0.1μF低ESR陶瓷電容（VM額定）
  • 適當(dāng)容量的電解電容（根據(jù)電機(jī)電流需求）

?電源保護(hù)?：

• 欠壓鎖定(UVLO)：4.05V(下降)/4.15V(上升)
• 電源瞬變電壓斜率限制：最大2V/μs

3.2 散熱管理

DRV8231A提供兩種封裝選項，熱性能參數(shù)如下：

?熱阻參數(shù)?：

?散熱設(shè)計建議?：

• 使用大面積接地平面
• 多層板設(shè)計時使用多過孔連接各層地平面
• 根據(jù)最大允許結(jié)溫(150°C)和環(huán)境溫度計算最大允許功耗

3.3 布局指南

?關(guān)鍵布局原則?：

1. 將0.1μF VM去耦電容盡可能靠近器件VM和GND引腳
2. 保持功率路徑（VM到OUTx）短而寬
3. 將IPROPI和VREF走線遠(yuǎn)離高頻開關(guān)節(jié)點
4. 為熱焊盤提供良好的熱連接

四、保護(hù)功能詳解

DRV8231A集成了全面的保護(hù)功能，確保系統(tǒng)可靠性：

4.1 過流保護(hù)(OCP)

• 模擬電流限制電路監(jiān)控每個FET
• 持續(xù)超過OCP消隱時間(tOCP)后觸發(fā)保護(hù)
• 自動重試機(jī)制(tRETRY=3ms)
• 獨(dú)立檢測高低側(cè)FET，覆蓋各種短路情況

4.2 熱關(guān)斷(TSD)

• 結(jié)溫超過150°C(典型)時觸發(fā)
• 40°C典型遲滯
• 溫度降低后自動恢復(fù)

4.3 欠壓鎖定(UVLO)

• 監(jiān)測VM電壓
• 下降閾值：4.05V(最小)-4.35V(最大)
• 上升閾值：4.15V(最小)-4.45V(最大)
• 100mV典型遲滯

五、典型應(yīng)用場景

DRV8231A適用于多種電機(jī)控制應(yīng)用，包括但不限于：

• 打印機(jī)和POS打印機(jī)
• 真空機(jī)器人
• 洗衣機(jī)和烘干機(jī)
• 咖啡機(jī)
• 電表
• ATM機(jī)
• 醫(yī)療設(shè)備（呼吸機(jī)、手術(shù)設(shè)備、電動病床）
• 健身器材

六、設(shè)計實例：12V直流電機(jī)驅(qū)動

?設(shè)計參數(shù)?：

• 電機(jī)電壓：12V
• 平均電流：0.8A
• 啟動電流：2.1A
• 堵轉(zhuǎn)電流：2.1A
• 電流斬波閾值：1.9A
• VREF電壓：3.3V
• RIPROPI電阻：1.5kΩ
• PWM頻率：50kHz

?IPROPI電路計算?：
VIPROPI = ITRIP × AIPROPI × RIPROPI
= 1.9A × 1500μA/A × 1.5kΩ
= 4.275V (超過3.3V VREF，觸發(fā)電流調(diào)節(jié))

?實際應(yīng)用時?，應(yīng)選擇RIPROPI使VIPROPI不超過VREF電壓，例如：
對于1.6A ITRIP：
RIPROPI = VVREF/(ITRIP×AIPROPI) = 3.3V/(1.6A×1500μA/A) ≈ 1.375kΩ

七、選型指南

TI提供一系列引腳兼容的電機(jī)驅(qū)動器，設(shè)計人員可根據(jù)需求選擇：

DRV8231A以其集成電流感應(yīng)和調(diào)節(jié)功能，在需要精確電流監(jiān)控的應(yīng)用中具有明顯優(yōu)勢，同時減少了外部元件數(shù)量和PCB面積。