Texas Instruments DRV8251A H橋驅動器是一款高度集成的電機驅動器，具有N溝道H橋、電荷泵、電流檢測反饋、電流調節和保護電路。電荷泵通過支持N溝道MOSFET半橋和100%占空比驅動來提高效率。

數據手冊：*附件：Texas Instruments DRV8251A H橋驅動器數據手冊.pdf

TI DRV8251A H橋驅動器在IPROPI引腳上采用內部電流鏡架構，可提供電流檢測和調節功能。該架構無需大功率分流電阻器，可節省電路板空間并降低系統成本。IPROPI電流檢測輸出允許微控制器檢測電機失速或負載條件的變化。外部電壓基準引腳VREF可在啟動和失速事件期間確定電流調節閾值，無需微控制器交互。低功耗休眠模式通過關斷大部分內部電路來實現超低靜態電流消耗。內部保護功能包括電源欠壓鎖定、輸出過流和器件過溫。

DRV8251A驅動器只需最小的設計變更，就能提供引腳對引腳、可擴展的RDS(on) 和電源電壓選項，以支持各種負載和電源軌。

特性

• N通道H橋有刷直流電機驅動器
• 4.5 V至48 V工作電源電壓范圍
• 引腳對引腳、RDS(on) 、電壓和電流檢測/調節變體（外部分流電阻器和集成電流鏡）
• 支持1.8V、3.3V和5V邏輯輸入
• 集成IPROPI電流檢測，用于失速檢測和電流調節
• 低功耗睡眠模式
  • < 1μA，VVM = 24V，TJ = 25°C
• 小型封裝尺寸和占位面積
  • 8引腳HSOP封裝，帶有PowerPAD?，4.9mm × 6.0mm
• 集成保護特性
  • VM欠壓閉鎖 (UVLO)
  • 自動重試過流保護 (OCP)
  • 熱關斷 (TSD)

框圖

簡化示意圖

DRV8251A H橋電機驅動器技術解析與應用指南

一、產品概述

Texas Instruments的DRV8251A是一款集成N溝道H橋的直流有刷電機驅動器，具有4.1A峰值輸出電流能力和4.5V至48V的寬工作電壓范圍。該器件集成了電流檢測與調節功能，采用8引腳HSOP封裝（4.9×6.0mm），特別適合空間受限的應用場景。

作為DRV82xx系列的一員，DRV8251A提供了450mΩ的低導通電阻(RDS(on))，并采用創新的電流鏡像(current mirror)架構實現電流檢測，相比傳統外部分流電阻方案可節省板空間和系統成本。

二、關鍵特性

1. ?電機驅動性能?
   • 4.5V至48V寬工作電壓范圍
   • 4.1A峰值輸出電流能力
   • 支持PWM控制接口(0-200kHz)
   • 兼容1.8V/3.3V/5V邏輯輸入
2. ?集成電流檢測?
   • 通過IPROPI引腳提供與負載電流成比例的模擬輸出
   • 電流鏡像架構消除對大功率分流電阻的需求
   • 支持失速檢測和電流調節功能
3. ?電源管理?
   • 低功耗睡眠模式(<1μA @ VVM=24V)
   • 集成電荷泵支持100%占空比驅動
4. ?保護特性?
   • VM欠壓鎖定(UVLO)
   • 自動重試過流保護(OCP)
   • 熱關斷(TSD)

三、功能詳解

3.1 H橋控制邏輯

DRV8251A通過IN1和IN2兩個邏輯輸入控制H橋輸出狀態：

3.2 集成電流檢測(IPROPI)

DRV8251A的創新之處在于其集成電流檢測功能：

• 通過內部電流鏡像架構測量低側MOSFET電流
• IPROPI引腳輸出電流：IPROPI = (ILS1 + ILS2) × AIPROPI
• 典型AIPROPI增益為1575μA/A，誤差±5%
• 外部電阻RIPROPI將電流轉換為電壓供MCU讀取

3.3 電流調節功能

器件采用固定關斷時間斬波方案實現電流調節：

• 調節閾值：ITRIP = VVREF / (RIPROPI × AIPROPI)
• 當電流超過ITRIP時，H橋進入tOFF時間的剎車狀態
• 支持高達100%占空比的電流調節

四、典型應用設計

4.1 電機驅動電路

典型應用連接包括：

• VM引腳：4.5-48V電源，需0.1μF去耦電容+47μF大容量電容
• VREF引腳：接MCU的DAC或PWM濾波輸出(0-5V)
• IPROPI引腳：通過RIPROPI電阻接地，產生比例電壓
• IN1/IN2：接MCU的GPIO或PWM輸出

4.2 參數設計示例

假設設計要求：

• 電機電壓：12V
• 平均電流：0.8A
• 啟動電流：2.1A
• 調節閾值：1.9A
• VREF電壓：3.3V

五、保護機制

1. ? 過流保護(OCP) ?
   • 模擬限流電路監控每個FET
   • 持續超過tOCP時間(1.5μs)觸發保護
   • 自動重試時間tRETRY=3ms
2. ? 熱關斷(TSD) ?
   • 結溫超過150°C(典型)時關斷
   • 溫度下降40°C后自動恢復
3. ? 欠壓鎖定(UVLO) ?
   • VM低于4.05V-4.35V時關斷
   • 上升閾值4.15V-4.45V

六、應用場景

DRV8251A特別適用于以下應用：

• 打印機和POS打印機
• 真空機器人
• 洗衣機和干衣機
• 咖啡機
• 自動取款機(ATM)
• 醫療設備(呼吸機、手術設備)
• 健身器材

七、設計建議

1. ?布局指南?
   • 將0.1μF去耦電容盡量靠近VM引腳
   • 使用大面積接地層和多個過孔改善散熱
   • IPROPI走線應遠離噪聲源
2. ?電流調節優化?
   • 在IPROPI引腳添加10nF電容可濾除瞬態干擾
   • 根據實際需求調整VREF和RIPROPI
3. ?散熱考慮?
   • 器件熱阻RθJA=40.4°C/W
   • 高功率應用需考慮額外散熱措施