DRV8428E/P：高性能雙H橋電機驅(qū)動的卓越之選

在電機驅(qū)動領域，一款性能卓越、功能豐富的驅(qū)動芯片能為設計帶來極大的便利與優(yōu)勢。今天，我們就來深入了解一下德州儀器（TI）推出的DRV8428E/P雙H橋電機驅(qū)動器，看看它究竟有哪些獨特之處。

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產(chǎn)品特性亮點

多電機驅(qū)動能力

DRV8428E/P具備強大的電機驅(qū)動能力，它可以驅(qū)動一個雙極步進電機，或者兩個雙向有刷直流電機，甚至四個單向有刷直流電機。這種多樣化的驅(qū)動方式，使得它在不同類型的電機應用中都能游刃有余。

集成電流感應功能

該驅(qū)動器集成了電流感應功能，這意味著無需額外的感測電阻。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，這使得它可以適應不同的電源環(huán)境，為各種應用提供了更廣泛的選擇。

多種控制接口選項

提供了PHASE/ENABLE（PH/EN）和PWM（IN/IN）兩種控制接口選項，方便與不同的控制器電路進行接口，增強了設計的靈活性。

智能調(diào)諧和混合衰減選項

智能調(diào)諧功能可以自動調(diào)整衰減設置，以最小化電流紋波，同時快速響應步進變化。混合衰減模式則為電機驅(qū)動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)動電機時為系統(tǒng)節(jié)省大量的功率，提高系統(tǒng)的能效。

保護功能完善

具備VM欠壓鎖定（UVLO）、過流保護（OCP）和熱關斷（OTSD）等保護功能，能夠有效保護芯片和電機，提高系統(tǒng)的可靠性。

應用領域廣泛

DRV8428E/P的應用領域非常廣泛，涵蓋了多個行業(yè)：

• 有刷直流電機應用：如打印機、掃描儀、貨幣計數(shù)器和電子銷售點（EPOS）設備等。
• 辦公和家庭自動化：包括工廠自動化、機器人、小型家用電器和縫紉機等。
• 機器人領域：如真空機器人、人形機器人和玩具機器人等。
• 智能電表：為智能電表的電機驅(qū)動提供了可靠的解決方案。

詳細技術解析

集成電流感應架構

DRV8428E/P采用集成電流感應架構，通過電流鏡方法和內(nèi)部功率MOSFET進行電流感測，消除了外部功率感測電阻的需求。這種架構不僅節(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)設定點由VREFA和VREFB引腳的電壓調(diào)整。

橋控制方式

• DRV8428E：采用PH/EN接口進行控制。通過nSLEEP、xEN和xPH引腳的不同組合，可以實現(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)動等。
• DRV8428P：采用PWM接口進行控制。通過nSLEEP、xIN1和xIN2引腳的不同組合，同樣可以實現(xiàn)H橋的不同狀態(tài)。

電流調(diào)節(jié)和衰減模式

電流通過電機繞組由可調(diào)的關斷時間PWM電流調(diào)節(jié)電路進行調(diào)節(jié)。當電流達到調(diào)節(jié)閾值時，H橋進入衰減模式，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PWM斬波電流水平達到時，H橋反轉狀態(tài)，允許繞組電流反向流動。
• 慢速衰減模式：通過啟用橋中的兩個低端FET，使繞組電流再循環(huán)。

此外，還可以通過七電平DECAY/TOFF引腳設置選擇不同的衰減模式和關斷時間，如智能調(diào)諧動態(tài)衰減、智能調(diào)諧紋波控制和混合衰減等。

保護電路

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

應用設計實例

典型應用 - 驅(qū)動有刷直流電機

在典型應用中，DRV8428E/P可以配置為通過H橋驅(qū)動兩個外部負載（如兩個有刷直流電機）。以下是設計步驟：

1. 設計要求確定：包括電源電壓、電機繞組電阻、電感、開關頻率和調(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模擬電壓設置，計算公式為IREG (A) = VREFx (V) / Kv (V/A)。
3. 功率耗散和熱計算：總功率耗散（PTOT）由功率MOSFET的導通損耗、開關損耗和靜態(tài)電源電流耗散組成。通過計算這些損耗，可以確定芯片的工作溫度，確保其在安全范圍內(nèi)工作。

替代應用 - 驅(qū)動步進電機

DRV8428E/P也可以用于驅(qū)動步進電機。設計步驟如下：

1. 設計要求確定：包括電源電壓、電機繞組電阻、電感、步進角、微步進水平、目標電機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，計算公式為IFS (A) = VREF (V) / 3 (V/A)。同時，IFS電流必須滿足一定條件，以避免電機飽和。
3. 步進電機速度規(guī)劃：根據(jù)目標電機速度、微步進水平和電機全步角，計算輸入波形的頻率，確保電機能夠達到目標速度。
4. 衰減模式選擇：支持混合衰減和智能調(diào)諧模式，通過可調(diào)的固定關斷時間方案調(diào)節(jié)電機繞組電流。

電源和布局建議

電源建議

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

布局指南

• VM引腳應使用低ESR陶瓷旁路電容（推薦值為0.01μF）旁路到PGND，電容應盡可能靠近VM引腳。
• DVDD引腳應使用低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

DRV8428E/P雙H橋電機驅(qū)動器以其豐富的功能、高性能和廣泛的應用領域，為電機驅(qū)動設計提供了一個優(yōu)秀的解決方案。無論是在有刷直流電機還是步進電機應用中，它都能展現(xiàn)出卓越的性能。在實際設計中，我們需要根據(jù)具體的應用需求，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。希望通過本文的介紹，能讓大家對DRV8428E/P有更深入的了解，在電機驅(qū)動設計中能夠更加得心應手。你在使用類似電機驅(qū)動器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。