SGM42531：高性能3.6A有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器深度解析

在電子工程師的日常工作中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)是一個(gè)常見(jiàn)且關(guān)鍵的應(yīng)用領(lǐng)域。今天，我們就來(lái)深入了解一下SG Micro Corp推出的SGM42531 3.6A有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，看看它有哪些獨(dú)特的性能和特點(diǎn)，能為我們的設(shè)計(jì)帶來(lái)怎樣的便利。

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一、產(chǎn)品概述

SGM42531是一款集成了四個(gè)N - MOSFET的有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，能夠在28V電壓下提供高達(dá)3.6A的峰值電流。它支持IN1/IN2 PWM接口，通過(guò)在輸入接口上實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)，可以輕松調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。同時(shí)，用戶還能通過(guò)VREF引腳，利用控制器的DAC輸出或經(jīng)過(guò)RC濾波的PWM信號(hào)，實(shí)時(shí)調(diào)整PWM電流限制或扭矩。

二、主要特性

1. 寬工作電壓范圍

SGM42531的工作電壓范圍為4.5V至28V，這使得它能夠適應(yīng)多種不同的電源環(huán)境，為設(shè)計(jì)提供了更大的靈活性。

2. 低導(dǎo)通電阻

在+25℃時(shí)，其高側(cè)和低側(cè)的導(dǎo)通電阻僅為0.55Ω，這有助于減少功率損耗，提高效率。

3. 大峰值輸出電流

能夠提供3.6A的峰值輸出電流，足以驅(qū)動(dòng)大多數(shù)有刷直流電機(jī)。

4. 實(shí)時(shí)可調(diào)PWM電流限制

通過(guò)VREF引腳，用戶可以實(shí)時(shí)調(diào)整PWM電流限制，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

5. 低功耗待機(jī)模式

當(dāng)輸入引腳IN1和IN2都為低電平且超過(guò)待機(jī)定時(shí)器設(shè)定時(shí)間時(shí)，設(shè)備將進(jìn)入低功耗待機(jī)模式，此時(shí)輸出MOSFET、電荷泵和調(diào)節(jié)器都將關(guān)閉，以節(jié)省功耗。

6. 集成電流傳感功能

該功能允許設(shè)備在電機(jī)啟動(dòng)或堵轉(zhuǎn)時(shí)調(diào)節(jié)電流，不僅節(jié)省了PCB布局面積，還降低了系統(tǒng)成本。電流限制水平可以通過(guò)VREF引腳上的外部參考電壓進(jìn)行調(diào)整。此外，設(shè)備還提供與輸出負(fù)載電流成比例的電流，通過(guò)將IPROPI引腳連接到地的電阻，可以將該比例電流轉(zhuǎn)換為電壓，供微控制器的ADC進(jìn)行電流傳感。

7. 多種保護(hù)功能

包括過(guò)流保護(hù)（OCP）、欠壓鎖定（UVLO）、熱關(guān)斷（TSD）和自動(dòng)重試功能。當(dāng)故障條件消除后，設(shè)備會(huì)自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

SGM42531的應(yīng)用范圍非常廣泛，常見(jiàn)于打印機(jī)、真空吸塵器、機(jī)器人、工業(yè)泵和閥門(mén)等設(shè)備中。這些應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)電機(jī)的控制精度和可靠性都有較高的要求，而SGM42531正好能夠滿足這些需求。

四、電氣特性

1. 電源相關(guān)參數(shù)

• 電源電壓范圍為4.5V至28V，在VM = 24V，IN1 = IN2 = high時(shí)，電源電流為3 - 5mA；在待機(jī)模式下（VM = 24V，IN1 = IN2 = low，TJ = +25℃），待機(jī)模式電源電流僅為1μA。

  2. 邏輯輸入?yún)?shù)

• 輸入邏輯低電壓為0.4V，輸入邏輯高電壓為1.7V，輸入邏輯遲滯為300mV。

  3. 電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出參數(shù)

• 高側(cè)FET導(dǎo)通電阻在VM = 24V，IOUT = 0.5A時(shí)為263mΩ，低側(cè)FET導(dǎo)通電阻在相同條件下為280mΩ。

  4. 集成電流傳感和調(diào)節(jié)參數(shù)

• 電流鏡縮放因子為1500μA/A，電流鏡總誤差在0.5A ≤ IOUT ≤ 1A，TJ = -40℃至 +85℃時(shí)為 - 6%至6%。

五、功能實(shí)現(xiàn)

1. 設(shè)備操作

SGM42531通常用于驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，內(nèi)部電荷泵產(chǎn)生必要的柵極驅(qū)動(dòng)電壓。它從4.5V至28V的電機(jī)電源供電，能夠提供3.6A的峰值電流，并具備完整的保護(hù)功能。

2. 待機(jī)模式

當(dāng)輸入引腳IN1和IN2都為低電平且超過(guò)待機(jī)定時(shí)器設(shè)定時(shí)間時(shí)，設(shè)備進(jìn)入待機(jī)模式，此時(shí)輸出MOSFET、電荷泵和調(diào)節(jié)器關(guān)閉，以節(jié)省功率。

3. 內(nèi)部PWM電流控制

采用固定關(guān)斷時(shí)間控制電路來(lái)限制輸出電流。當(dāng)電機(jī)電流超過(guò)電流限制設(shè)定值時(shí)，兩個(gè)低側(cè)FET都會(huì)導(dǎo)通tOFF時(shí)間，采用慢衰減模式來(lái)調(diào)整電流。

4. 電流傳感和調(diào)節(jié)

• 電流傳感：IPROPI引腳輸出電流與低側(cè)FET的電流成比例，其計(jì)算公式為(I{PROPI}(mu A)=(I{LS1}+I{LS2})(A) × A{IPROPI}(mu A / A))。在慢衰減/制動(dòng)狀態(tài)下，IPROPI輸出電流僅與電流從漏極流向源極的低側(cè)FET成比例；在滑行模式下，電流通過(guò)體二極管從源極流向漏極，無(wú)法被傳感。
• 電流調(diào)節(jié)：通過(guò)VREF引腳電壓和RIPROPI輸出電阻的組合來(lái)設(shè)置ITRIP電流，計(jì)算公式為(I{TRIP}(A)× A{IPROPI}(mu A/A)=V{REF}(V)/R{IPROPI}(Omega ))。為了防止輸出切換時(shí)的電壓和電流瞬變影響電流調(diào)節(jié)，內(nèi)部TRIP比較器有tBLANK（消隱時(shí)間）和tDEG（去毛刺時(shí)間）兩個(gè)參數(shù)。

六、保護(hù)機(jī)制

1. 過(guò)流保護(hù)（OCP）

每個(gè)MOSFET都有自己預(yù)設(shè)的過(guò)流限制。當(dāng)發(fā)生過(guò)流（任何方向）時(shí)，整個(gè)橋?qū)⒈唤茫P(guān)斷），并在tRETRY后重試。

2. 熱關(guān)斷（TSD）

當(dāng)設(shè)備中的結(jié)溫超過(guò)安全水平時(shí)，驅(qū)動(dòng)器將關(guān)斷。一旦溫度回到安全水平，設(shè)備將恢復(fù)運(yùn)行。

3. 欠壓鎖定（UVLO）

如果VM引腳的電壓低于欠壓鎖定閾值，設(shè)備將被禁用。當(dāng)電源電壓回到UVLO閾值以上時(shí)，設(shè)備恢復(fù)運(yùn)行。

七、封裝信息

SGM42531提供Green SOIC - 8（Exposed Pad）和TDFN - 2×2.3 - 8L兩種封裝形式，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)，文檔中還提供了詳細(xì)的封裝外形尺寸、推薦焊盤(pán)圖案以及編帶和卷盤(pán)信息，方便工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。

八、總結(jié)

SGM42531是一款功能強(qiáng)大、性能優(yōu)越的有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。它的寬工作電壓范圍、低導(dǎo)通電阻、大峰值輸出電流、實(shí)時(shí)可調(diào)PWM電流限制以及多種保護(hù)功能，使其成為眾多電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的理想選擇。作為電子工程師，在設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，不妨考慮一下SGM42531，相信它會(huì)給你帶來(lái)意想不到的效果。你在使用類(lèi)似的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器時(shí)，遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和看法。