特點

•H橋電機驅動器

•低RDS（on）MOSFET（0.4-Ω典型值）

•低功耗睡眠模式

•支持100%PWM

•8-V至36-V工作電源電壓范圍

•熱增強表面安裝組件

•保護功能：

–VBB欠壓鎖定（UVLO）

–充電泵欠壓（CPUV）

–過電流保護（OCP）

–電源短路保護

–對地短路保護

–過熱警告（OTW）

–超溫停機（OTS）

–故障狀態指示引腳（nFAULT）

應用

•打印機

•工業自動化

•機器人

說明

DRV880x提供了一個具有多種功能的多功能電機驅動器解決方案。該設備包含一個完整的H橋，可以用來驅動一個有刷直流電機，一個步進電機的繞組，或其他設備，如螺線管。一個簡單的相位接口可以方便地連接到控制器電路。

輸出級采用N溝道功率mosfet作為H橋。DRV880xis的峰值輸出電流可達±2.8A，工作電壓高達36V。內部電荷泵產生所需的柵極驅動電壓。

提供了一種低功耗休眠模式，該模式關閉內部電路以實現非常低的靜態電流消耗。此睡眠模式可使用專用nSLEEP引腳設置。

內部保護功能可用于欠壓、電荷泵故障、過電流、對電源短路、對地短路和過熱。故障狀態通過nFAULT引腳指示。

DRV880x封裝在帶PowerPAD的16針WQFN封裝中™ （環保：RoHS&no Sb/Br）。

設備信息

（1）、有關所有可用的軟件包，請參閱數據表末尾的訂購附錄。

簡圖

典型特征

參數測量信息

詳細說明

概述

DRV880x設備是用于有刷直流電機的集成電機驅動器解決方案。這些設備集成了DMOS H橋、保護電路和簡單的數字接口。該器件可以用8到36伏的電源電壓供電，并且能夠提供高達2.8安的輸出電流。

相位使能接口便于與控制器電路連接。相位輸入控制H橋的方向，啟用輸入指定H橋是否啟用。

兩個模式引腳允許指定設備使用的電流衰減方法。模式1指定快速衰減或慢速衰減，模式2指定高側或低側慢衰減。

DRV8801提供通過比例電壓輸出監控電機繞組電流的選項。

功能框圖

特性描述

邏輯輸入

TI建議在邏輯輸入被拉到VDD時使用高值上拉電阻器。該電阻器限制輸入電流，以防發生過電壓事件。邏輯輸入為nSLEEP、MODE、PHASE和ENABLE。任何邏輯輸入上高于7V的電壓都會損壞輸入結構。

VREG（僅限DRV8800）

此輸出表示內部調節器電壓的測量值。此針腳應保持斷開狀態。此針腳處可測量到約7.5 V的電壓。

VPROPI（僅限DRV8801）

該輸出提供與繞組電流成比例的模擬電壓。該端子上的電壓是電機繞組電流的五倍（VPROPI=5×I）。VPROPI只有在有一個電阻器連接到檢測管腳時才有意義。如果SENSE接地，VPROPI測量值為0 V。在慢衰減過程中，VPROPI輸出0 V。VPROPI最多可輸出2.5 V，因為在500 mV的感應電壓下，H橋被禁用。

充油泵

電荷泵用于產生高于VBB的電源，以驅動源端DMOS門。CP1和CP2之間應連接一個0.1-μF陶瓷單片電容器，以便于泵送。在VCP和VBB之間連接一個0.1μF陶瓷單片電容器CStorage，作為一個蓄水池來運行高端DMOS器件。VCP電壓電平由內部監控，在故障情況下，設備的輸出將被禁用。

關機

作為一種保護裝置的措施，由極高的結溫或VCP上的低電壓引起的故障會使裝置的輸出失效，直到故障狀態消除。通電時，UVLO電路禁用驅動器。

低功率模式

控制輸入nSLEEP用于在不使用DRV880x時將功耗降至最低。這使許多內部電路失效，包括內部電壓軌和電荷泵。nSLEEP被斷言為低。此輸入引腳上的邏輯高導致正常操作。當從低切換到高時，用戶應在應用PWM信號之前允許1毫秒的延遲。充油泵需要這段時間才能穩定下來。

•模式1（DRV8800上的模式）

輸入模式1用于在快速衰減模式和慢速衰減模式之間切換。邏輯高使設備處于慢衰減模式。

•模式2（僅限DRV8801）

模式2用于選擇在慢衰變再循環期間使用哪一組驅動器（高壓側與低壓側）。只有當模式1被斷言為高時，模式2才有意義。模式2的邏輯高電平通過高壓側驅動器進行電流再循環。邏輯低電平通過低壓側驅動器進行電流再循環。

制動

制動功能通過在慢衰減模式下驅動設備（模式1引腳為高）并將使能解除至低電平來實現。因為可以通過DMOS開關在兩個方向驅動電流，只要啟用斬波模式，這種配置就有效地使電機產生的BEMF短路。最大電流可以用VBEMF/RL近似。應注意確保在最壞的制動情況下（高速和高慣性負載），不超過設備的最大額定值。

診斷輸出

nFAULT引腳通過開路漏極輸出信號表明芯片有問題。電機故障、欠壓條件或TJ>160°C會導致引腳低。當nSLEEP將設備置于最小功耗模式（即nSLEEP低）時，此輸出無效。nFAULT保持斷言狀態（nFAULT=L），直到VBB達到VBBNFR，使電荷泵的凈空達到其欠壓閾值。nFAULT是一個僅限狀態的信號，不影響任何設備功能。H橋部分在確認nFAULT的情況下，在VBB=8 V下仍正常工作。

熱關機（TSD）

芯片上集成了兩個模具溫度監測器。當模具溫度上升到最大值時，在160°C時會觸發一個熱警告信號。此故障會使nFAULT變低，但不會使芯片無法工作。如果模具溫度進一步升高至約175°C，全橋輸出將被禁用，直到內部溫度降至低于15°C的滯后。

（1）、X=無所謂，Z=高阻抗

（2）、為了防止快速衰減同步整流過程中的電流反向，當電流接近0 A時，輸出將進入高阻抗狀態。

過流保護

監控流經高壓側和低壓側驅動器的電流，以確保電機導線沒有對電源或接地短路。如果檢測到短路，則全橋輸出關閉，信號nFAULT低電平驅動，并啟動1.2毫秒故障計時器。在這個1.2毫秒的時間后，tOCP，設備被允許跟隨輸入命令，并嘗試另一個開啟（在此嘗試期間，nFAULT再次變高）。如果仍有故障，則循環重復。如果在tOCP到期后，確定不存在短路情況，則恢復正常操作，并取消對nFAULT的判斷。

感官

低值電阻器可放置在感測引腳和接地之間，用于電流感應。為了使感測輸出電流電平時的接地痕跡IR降最小，電流感應電阻器應該有一個獨立的接地回路連接到星形接地點。這個軌跡應該盡可能短。對于低值感測電阻，PCB中的IR下降可能非常顯著，應予以考慮。

注意

選擇感測電阻值時，感測不超過±500 mV的最大電壓。當電機繞組中的任何電流產生大于或等于500 mV的感應電壓時，H橋被禁用并進入再循環。

設備功能模式

設備操作

DRV880x通過nSLEEP引腳支持低功耗休眠模式。在這種模式下，設備關閉大部分內部電路，包括內部電壓軌和電荷泵。將nSLEEP引腳調高將使設備恢復活動狀態。

在正常運行期間，DRV880x設計用于操作單刷直流電機。輸出連接到電機線圈的每側，允許完全雙向控制。

慢衰減SR（制動模式）

在慢衰減模式下，兩個低側下沉驅動器打開，允許電流通過H橋的低側（兩個水槽驅動器）和負載循環。兩個接收器DMOS驅動程序的功耗I2R損失：

同步整流快速衰減

在這種情況下，與衰變模式相反的是開關驅動器。在快速衰減時，不允許電機電流為負（方向改變）。相反，當電流接近零時，驅動器就會關閉。功率計算與驅動電流計算相同（見方程式5）。

應用與實施

注意

以下應用章節中的信息不是TI組件規范的一部分，TI不保證其準確性或完整性。TI的客戶負責確定組件的適用性。客戶應驗證和測試其設計實現，以確認系統功能。

申請信息

DRV880x裝置用于中壓有刷直流電機控制應用。

典型應用

設計要求

對于本設計示例，使用表2中列出的參數作為輸入參數。

詳細設計程序

電機電壓

使用的電機電壓取決于所選電機的額定值和所需的轉速。更高的電壓使刷直流電機的旋轉速度更快，同樣的脈寬調制占空比應用于功率場效應晶體管。更高的電壓也會增加通過感應電動機繞組的電流變化率。

功耗

DRV880x的功耗是RMS電機電流和每個輸出的FET電阻（RDS（ON））的函數。

在本例中，環境溫度為35℃，結溫達到65℃。在65℃時，RDS（ON）之和約為1Ω。如果電機電流為0.8A，以熱量形式耗散的功率將為0.8A2x1Ω=0.64W。

DRV880x達到的溫度取決于對空氣和PCB的熱阻。重要的是要將設備PowerPAD焊接到PCB接地板上，并在頂部和底部板層上通孔，以將熱量散發到PCB中并降低設備溫度。在這里使用的示例中，DRV880x的有效熱阻RθJA為47°C/W，并且：

電機電流跳閘點

當引腳感應電壓超過VTRIP（0.5 V）時，檢測到過電流。RSENSE電阻器的大小應能設置所需的ITRIP電平。

將ITRIP設置為2.5 A，RSENSE=0.5 V/2.5 A=0.2Ω。

為防止誤跳閘，ITRIP必須高于正常工作電流。啟動過程中的電機電流通常比穩態旋轉大得多，因為初始負載轉矩更高，并且沒有反電動勢會導致電機繞組上產生更高的電壓和額外的電流。

通過在DRV880x輸出端使用串聯電感器來限制啟動電流是有益的，因為這樣可以降低ITRIP，并可能降低系統所需的體積電容。啟動電流也可以通過增加正向驅動占空比來限制。

感測電阻選擇

為了獲得最佳性能，感測電阻器必須：

•表面安裝

•低電感

•額定功率足夠高

•靠近電機驅動器

驅動電流

這個電流路徑是通過高側源DMOS驅動器，電機繞組，和低側下沉DMOS驅動器。功耗I2R在一個源和一個接收器DMOS驅動器中損失，如等式5所示。

應用曲線

電源建議

本體電容

具有合適的局部體積電容是電機驅動系統設計的一個重要因素。一般來說，有更多的體積電容是有益的，但缺點是成本和物理尺寸增加。

所需的本地電容量取決于多種因素，包括：

•電機系統所需的最高電流。

•電源的電容及其提供電流的能力。

•電源和電機系統之間的寄生電感量。

•可接受的電壓紋波。

•使用的電機類型（有刷直流、無刷直流、步進電機）。

•電機制動方法。

電源和電機驅動系統之間的電感會限制電源電流的變化率。如果局部大容量電容太小，系統將對過大的電流需求作出響應，或者隨著電壓的變化而從電機中卸載。當使用足夠的大容量電容時，電機電壓保持穩定，并能快速提供大電流。

數據表通常提供建議值，但需要進行系統級測試以確定適當尺寸的大容量電容器。

布局

布局指南

•印刷電路板（PCB）應使用重型接地板。為了獲得最佳的電氣和熱性能，DRV880x必須直接焊接到電路板上。在DRV880x的下面是一個熱墊，它提供了增強散熱的路徑。熱焊盤應直接焊接到PCB的外露表面上。熱通孔用于將熱量傳遞到PCB的其他層。

•負載電源引腳VBB應與電解電容器（通常為100μF）和陶瓷電容器（0.1μF）并聯，盡可能靠近設備。

•VCP和VBB之間以及CP1和CP2之間的陶瓷電容器（0.1μF）應盡可能靠近設備。

•感測電阻應盡可能靠近檢測引腳和接地回路，以盡量減少寄生電感。

布局示例

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