DRV8848雙H橋電機驅動器：設計與應用詳解

在電機驅動領域，一款性能出色、功能豐富的驅動器能為工程師們的設計帶來諸多便利。今天，我們就來深入探討德州儀器（TI）的DRV8848雙H橋電機驅動器，看看它在實際應用中能發揮怎樣的作用。

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一、DRV8848的特性亮點

1. 強大的驅動能力

DRV8848具備雙H橋結構，可驅動單/雙有刷直流電機或步進電機。其工作電源電壓范圍為4 - 18V，能適應多種不同的電源環境。每個H橋的輸出電流能力很強，在12V電壓下最大驅動電流可達2A，而且支持并行模式，并行模式下在12V時最大驅動電流能達到4A，這為驅動大功率電機提供了可能。

2. 低導通電阻與高效控制

該驅動器的低導通電阻特性十分突出，在25°C時，高側（HS）和低側（LS）的導通電阻之和典型值為900mΩ，這有助于降低功耗，提高能源效率。同時，它采用PWM控制接口，方便與控制器電路進行連接和控制。還具備可選的電流調節功能，采用20μs固定關斷時間的方案，能更精確地控制電機電流。

3. 節能與保護功能

DRV8848設有低電流3μA的睡眠模式，在不需要電機工作時可以進入該模式，大大降低功耗。此外，它擁有完善的保護功能，包括VM欠壓鎖定（UVLO）、過流保護（OCP）、熱關斷（TSD）等，并且通過nFAULT引腳指示故障狀態，能有效保護驅動器和電機，提高系統的可靠性。

4. 封裝與散熱優勢

采用熱增強型表面貼裝封裝，有助于更好地散熱，保證驅動器在工作過程中能保持穩定的性能。

二、應用場景廣泛

DRV8848的應用場景非常豐富，常見于家用電器、打印機等設備中，也適用于一般的有刷和步進電機控制。在這些應用中，它能穩定可靠地驅動電機，滿足不同設備的需求。

三、詳細功能解析

1. 功能框圖與工作原理

從功能框圖來看，DRV8848內部集成了兩個H橋電機驅動器，每個H橋的輸出模塊由N溝道和P溝道功率MOSFET構成全H橋結構，用于驅動電機繞組。通過簡單的PWM接口，就能方便地與控制器進行通信和控制。

2. 橋控制邏輯

3. 并行操作模式

兩個驅動器可以并行使用，為單個電機提供兩倍的電流。進入并行模式時，在電源開啟或退出睡眠模式（nSLEEP從0變為1）時，AIN1和AIN2需設置為高阻態，通過BIN1和BIN2來控制驅動器。若需要進行電流控制，可將AISEN和BISEN連接到同一個檢測電阻上。退出并行模式時，AIN1和AIN2需設置為高電平或低電平，并且設備要重新上電或退出睡眠模式。

4. 電流調節機制

電流調節采用固定關斷時間的PWM電流調節電路。當H橋啟用時，繞組中的電流會根據電源電壓和繞組電感以一定速率上升。當電流達到斬波閾值時，橋會在一段時間 (t{OFF}) 內關斷電流，然后開始下一個PWM周期。在電流剛啟用時，xISEN引腳的電壓在一段時間 (t{BLANK}) 內會被忽略，這段消隱時間也設定了PWM周期的最小導通時間。

PWM斬波電流由比較器設定，比較器將連接到xISEN引腳的電流檢測電阻兩端的電壓與參考電壓進行比較。參考電壓由VREF引腳的電壓得出，為 (V{VREF }/ 6.6)。全量程斬波電流的計算公式為：(I{FS}=frac{V{VREF }}{6.6 × R{ISENSE }})，其中 (I{FS}) 是調節后的電流，(V{VREF}) 是VREF引腳的電壓，(R_{ISENSE}) 是檢測電阻的阻值。

5. 電流再循環與衰減模式

在PWM電流斬波過程中，H橋會驅動電流通過電機繞組，直到達到PWM電流斬波閾值。達到閾值后，驅動電流會中斷，但由于電機的電感特性，電流會繼續流動一段時間，這就是再循環電流。DRV8848的H橋采用混合衰減模式來處理再循環電流，混合衰減模式是快速衰減和慢速衰減模式的組合，其中快速衰減占25%，慢速衰減占75% 。

6. 保護電路

• 過流保護（OCP）：每個FET上的模擬電流限制電路通過限制柵極驅動來限制通過FET的電流。如果這種模擬電流限制持續時間超過OCP消隱時間 (t{OCP}) ，H橋中的所有FET都會被禁用，nFAULT引腳會被拉低。設備會一直保持禁用狀態，直到重試時間 (t{RETRY }) 到來。
• 熱關斷（TSD）：如果芯片溫度超過安全限制 (T_{TSD}) ，H橋中的所有FET都會被禁用，nFAULT引腳會被拉低。當芯片溫度下降到安全水平后，設備會自動恢復運行。
• 欠壓鎖定（UVLO）：當VM引腳的電壓低于UVLO閾值時，設備中的所有電路都會被禁用，內部邏輯會被復位。當 (V_{VM}) 上升到UVLO上升閾值以上時，設備會恢復運行。

四、典型應用設計

1. 設計要求與參數

以一個典型應用為例，設計參數如下：標稱電源電壓 (V{VM}) 為12V，電源電壓范圍是4 - 18V，電機繞組電阻 (R{L}) 為3Ω/相，電機繞組電感 (L{L}) 為330μH/相，目標斬波電流 (I{CHOP}) 為500mA，斬波電流參考電壓 (V_{VREF}) 為3.3V。

2. 詳細設計步驟

• 電流調節設計：斬波電流 (I{CHOP}) 取決于檢測電阻值 (R{XISEN}) ，計算公式為 (I{CHOP }=frac{V{VREF }}{6.6 × R{XISEN }}) 。同時，為避免電機飽和， (I{CHOP}) 需滿足 (I{CHOP }(A){VM}(V)}{R{L}(Omega)+2 × R{DS(ON)}(Omega)+R_{XISEN }(Omega)}) 。