Texas Instruments DRV8214 4A H桥电机驱动器利用纹波计数集成了速度和位置检测功能，并具有电机转速和电压调节、失速检测、电流检测输出、电流调节和保护电路等附加功能。集成的纹波计数算法对电机电流中的纹波数进行计数，以确定电机的相对位置和转速，从而消除了对编码器、霍尔传感器或光学传感器的潜在需求。Texas Instruments DRV8214 DRV8214的功能减少了布板空间，降低了设计复杂性，并节省了整体系统成本。集成的速度调节功能用于在不断变化的输入电源电压范围内保持恒定的电机转速，从而随着时间的推移，更大限度地减少电流消耗并节省电力。此功能对于具有不同负载条件或依赖电池供电运行（输入电压并不恒定）的应用至关重要。软启动和软停止可实现受控的导通和关断时间，减少大浪涌电流以保护电机绕组免受损坏，从而提高系统可靠性并延长使用寿命。

数据手册：*附件：Texas Instruments DRV8214 4A H桥电机驱动器数据手册.pdf

特性

• N通道H桥有刷直流电机驱动器
• 1.65 V至11 V工作电源电压范围
• 纹波计数功能
  • 片上速度和位置检测
  • 集成的电压和速度调节
• 用于浪涌电流保护的软启动和停止功能
• R DS(on) （高侧+低侧）：240mΩ
• 高输出电流能力：4A峰值，2A
• 带I^2^C控制接口的PWM
  • 可通过I^2^C寄存器实现配置和诊断
  • 多跟随器运行支持
  • 支持标准和快速I^2^C模式
• 支持1.8 V、3.3 V和5 V逻辑输入
• 集成电流检测和电流调节
• 模拟电流检测输出 (IPROPI)
• 增益选择 (GAINSEL) 功能
  • 低至10mA的高精度电流检测
  • 经优化的RDS(ON) 和过流限制
• 具有100%占空比的内部电荷泵
• 通过低功耗睡眠模式实现长电池寿命
  • 最大睡眠电流<100nA
• 小型封装尺寸和占位面积
  • 16引脚3mm×3mm WQFN封装，带PowerPAD™
• 集成保护功能
  • VCC 欠压锁定（UVLO）
  • 过流保护 (OCP)
  • 热关断 (TSD)
  • 停转检测
  • 过压保护 (OVP)

简化示意图

Texas Instruments DRV8214 4A H桥电机驱动器技术解析与应用指南

一、产品概述

德州仪器(TI)推出的DRV8214是一款集成度高、功能丰富的4A H桥电机驱动器，专为有刷直流电机控制设计。该器件采用3×3mm WQFN-16封装，具有1.65V至11V的宽工作电压范围，集成电流感应、纹波计数和堵转检测等先进功能，适用于电子智能锁、机器人玩具、医疗设备等多种应用场景。

二、核心特性

1. 高效驱动架构

• 集成N沟道H桥，低侧+高侧总RDS(on)仅240mΩ
• 支持4A峰值/2A RMS输出电流
• 100%占空比工作的内部电荷泵
• 支持PH/EN和PWM两种控制模式，最高200kHz PWM频率

2. 智能电机监测功能

• ‌纹波计数技术‌：通过分析电机电流纹波实现速度和位置检测，无需外部编码器或霍尔传感器
• ‌堵转检测‌：基于电流感应的硬件堵转检测，可配置响应方式
• ‌电流调节‌：支持固定关断时间和周期循环两种电流调节模式

3. 精密控制接口

• I2C控制接口(标准/快速模式)，支持多设备级联
• 模拟电流感应输出(IPROPI)，精度可达±5%
• 可编程增益选择(GAINSEL)，支持10mA至2A的宽范围电流检测

4. 集成保护机制

• 过流保护(OCP)
• 热关断(TSD)
• 欠压锁定(UVLO)
• 睡眠模式过压保护(OVP)

三、典型应用场景

1. ‌电子智能锁系统‌：利用纹波计数实现无传感器位置检测
2. ‌机器人关节驱动‌：通过电流调节保护电机免受堵转损坏
3. ‌医疗输液泵‌：精确的速度调节确保给药精度
4. ‌电池供电设备‌：低至100nA的睡眠电流延长电池寿命
5. ‌便携式打印机‌：紧凑封装节省PCB空间

四、关键功能详解

1. 纹波计数技术

DRV8214通过分析电机换向时产生的电流纹波，无需外部传感器即可实现：

• 电机速度估算(通过SPEED寄存器读取)
• 相对位置检测(通过RC_CNT计数器)
• 运动距离控制(通过RC_THR阈值设置)

该技术特别适用于需要位置反馈但空间受限的应用，如电子锁的闩锁位置检测。

2. 电流调节与堵转检测

器件提供两级保护机制：

1. ‌电流调节‌：当IPROPI电压超过VREF设定值时触发
   • 固定关断时间模式：强制进入制动状态固定时间
   • 周期循环模式：保持制动直到下一个控制边沿
2. ‌堵转检测‌：专用于识别电机堵转状态
   • 可配置响应方式(锁存关闭或仅报告)
   • 独立于电流调节工作

3. 电源管理特性

• ‌软启动/停止‌：通过TINRUSH寄存器配置启动时间(5ms至6.7s)
• ‌电压/速度调节‌：维持恒定速度不受电源电压波动影响
• ‌低功耗模式‌：睡眠电流<100nA，通过nSLEEP引脚控制

五、与竞品对比优势

特性	DRV8214	传统方案
位置检测	集成纹波计数	需外部编码器
电流检测精度	±5%(全量程)	±10%-20%
待机功耗	<100nA	典型>1μA
故障响应时间	<10μs	通常>100μs
开发复杂度	寄存器配置	需外部电路设计