德州仪器DRV8411双路半桥电机驱动器技术解析与应用指南

Texas Instruments DRV8411双路半桥电机驱动器管理一个或两个直流有刷电机、一个步进电机、螺线管或其他电感负载。借助三电荷泵，该器件可在低至1.65V电压下工作，以适应1.8V电源轨和低电池电量条件。电荷泵集成了所有电容器并允许100%占空比运行。 输入和输出可以并联以驱动具有一半RDS(ON)的大电流有刷直流电机。

数据手册;*附件：Texas Instruments DRV8411双路半桥电机驱动器数据手册.pdf

TI DRV8411电机驱动器通过将内部基准电压与xISEN引脚上的电压进行比较来实现电流调节，该电压与通过外部检测电阻器的电机电流成正比。限制电流可显著降低电机启动和失速条件下的大电流。低功耗休眠模式通过关断大部分内部电路来实现超低静态电流消耗。

内部保护特性包括欠压、过流和过热。DRV8411所属的器件系列具有引脚对引脚、可扩展R DS(ON) 选项，可支持不同负载，并尽可能减少设计改动。

特性

• 双路半桥电机驱动器，可驱动-
  • 一个双极步进电机
  • 一个或两个有刷直流电机
  • 螺线管和其他电感负载
• 低导通电阻：HS + LS =400mΩ（典型值，25°C）
• 宽电源电压范围：1.65V至11V
• 引脚对引脚兼容—
  • DRV8833：360mΩ/桥
  • DRV8833C：1735mΩ/桥
  • DRV8847：1000MΩ/桥
  • DRV8410：800mΩ/桥
  • DRV8411A：400mΩ/桥
• 高输出电流能力：4A（峰值）
• PWM控制接口
• 支持1.8V、3.3V和5V逻辑输入
• 集成电流调节
• 低功率睡眠模式
  • ≤40nA（VVM=5V，T J =25°C时）
• 小型封装尺寸和占位面积
  • 带PowerPAD™的16引脚HTSSOP，5.0mm x 4.4mm
  • 带PowerPAD™的16引脚WQFN，3.0mm × 3.0mm
• 集成保护特性
  • VM欠压闭锁 (UVLO)
  • 自动重试过流保护 (OCP)
  • 热关断 (TSD)
  • 故障指示引脚(nFAULT)

简化示意图

框图

德州仪器DRV8411双路半桥电机驱动器技术解析与应用指南‌

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‌一、核心特性与性能优势‌

1. ‌双H桥集成设计‌
   • 支持驱动1个双极性步进电机、2个有刷直流电机或感性负载（如电磁阀），桥路导通电阻典型值400mΩ（25℃）。
   • 宽电压工作范围1.65V至11V，兼容1.8V/3.3V/5V逻辑输入，峰值输出电流达4A。
2. ‌智能电流调节‌
   • 通过xISEN引脚外接检测电阻（如200mΩ对应1A限流），实现电机堵转/启动电流保护，显著降低系统功耗。
3. ‌多重保护机制‌
   • 集成欠压锁定（UVLO）、自动重试过流保护（OCP）及热关断（TSD），故障状态通过nFAULT引脚输出。
4. ‌超低功耗模式‌
   • 睡眠模式静态电流≤40nA（VM=5V时），适合电池供电场景（如电子门锁、玩具）。

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‌二、关键电路设计要点‌

‌1. 电流检测配置‌

• ‌电阻选型‌：根据目标电流ITRIP计算RSENSE（例：ITRIP=0.5A时需400mΩ电阻），功率需满足PRMS=IRMS²×R。
• ‌布局优化‌：检测电阻需采用低电感SMD元件，就近放置在xISEN引脚与GND之间。

‌2. 功率拓扑选择‌

• ‌并联模式‌：将两桥路并联驱动单电机时，需禁用电流调节功能（AISEN/BISEN直接接地），RDS(on)等效降低50%。
• ‌PWM策略‌：推荐混合衰减模式（驱动期+慢衰减期），兼顾效率与电流纹波控制。

‌3. 热管理设计‌

• ‌HTSSOP封装‌：需通过Thermal Pad连接4层板内层地平面，θJA低至45.1°C/W（2oz铜厚）。
• ‌动态负载场景‌：利用ZθJA瞬态热阻曲线评估短时过载能力（如1s脉冲下允许2倍IOCP）。

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‌三、典型应用场景‌

1. ‌步进电机驱动‌
   • ‌全步进模式‌：两相90°相位差控制，适合高速运行（参考图9-2时序）。
   • ‌半步进模式‌：通过交替使用驱动/刹车状态，降低低速振动（图9-4）。
2. ‌有刷直流电机‌
   • 双电机独立控制（如云台系统），或单电机并联提升输出能力（图9-3）。
3. ‌电磁阀驱动‌
   • 利用快速关断特性（tFALL=50ns@5V）减少触点电弧，延长负载寿命。

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‌四、设计验证建议‌

• ‌纹波测试‌：使用50Ω端接的同轴电缆直接测量输出引脚，避免探头引入噪声。
• ‌故障诊断‌：
  • nFAULT持续低电平：检查VM UVLO或RDRV开路
  • 脉冲式低电平：过温预警（PWM占空比>82%）

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‌五、选型对比‌

型号	RDS(on)	特色功能	兼容替代型号
DRV8411	400mΩ	基础保护	DRV8833/DRV8847
DRV8411A	400mΩ	增强型OCP响应	-
DRV8410	800mΩ	低成本方案	DRV8833C