德州仪器DRV8262高功率H桥电机驱动器技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments DRV8262/DRV8262-Q1半桥电机驱动器是宽电压、大功率半桥电机驱动器,适用于各种工业应用。该器件集成了两个半桥,用于驱动两个DC电机或一个双极步进电机。H桥可并联以驱动具有较大电流的直流电机。DRV8262在双路半桥模式下支持高达16A峰值电流,在单路半桥模式下支持32A峰值电流。该器件还集成了电流检测和调节、电流检测输出以及保护电路。

数据手册:*附件:Texas Instruments DRV8262,DRV8262-Q1半桥电机驱动器数据手册.pdf

该驱动器可在高侧MOSFET上集成电流检测功能,从而在启动和高负载事件期间调节电机电流。利用可调外部电压基准,可设置电流限制。此外,该器件还提供与每个H桥的电机电流成正比的输出电流。集成传感采用电流镜,无需大分流电阻器,节省了电路板面积并降低了系统成本。

提供一种低功耗睡眠模式,可实现超低静态电流。Texas Instruments DRV8262具有内部保护特性,用于电源欠压闭锁 (UVLO)、电荷泵欠压 (CPUV)、输出过流 (OCP) 和器件过热 (OTSD)。

特性

  • 符合汽车应用类AEC-Q100标准
    • 温度等级1:-40°C至+125°C,TA~~
  • 支持功能安全
    • 可提供文档,协助功能安全系统设计
  • 单或双H桥电机驱动器
    • 驱动一个或两个有刷直流电机
    • 一台步进电机
    • 一个或两个热电冷却器 (TEC)
  • RDS(ON)
    • 100mΩ HS + LS(双H桥)
    • 50mΩ HS + LS(单H桥)
  • 高输出电流能力
    • 双H桥(24V、25°C)
      • 8A峰值,采用DDW封装
      • 16A峰值,采用DDV封装
    • 单H桥(24V、25°C)
      • 16A峰值,采用DDW封装
      • 32A峰值,采用DDV封装
  • 引脚对引脚兼容
    • DRV8252:48V H桥电机驱动器
  • 4.5 V至65 V工作电源电压范围
  • 可编程操作接口
    • 相位/使能 (PH/EN)
    • PWM (IN/IN)
  • 集成式电流检测和调节
    • 高侧MOSFET的电流检测
    • 每个H桥均具有检测输出 (IPROPI)
    • 检测精度:±4%(最大电流时)
  • 单独的逻辑电源电压 ( VCC )
  • 可配置关断时间脉宽调制 (PWM) 斩波
    • 7、16、24或32µs
  • 可编程故障恢复方法
  • 支持1.8V、3.3V、5.0V逻辑输入
  • 低电流休眠模式 (3μA)
  • 保护特性
    • VM欠压闭锁 (UVLO)
    • 电荷泵欠压 (CPUV)
    • 过流保护 (OCP)
    • 热关断 (OTSD)
    • 故障状态输出 (nFAULT)

简化示意图

大功率

德州仪器DRV8262高功率H桥电机驱动器技术解析与应用指南

一、产品核心特性与市场定位

DRV8262是德州仪器(TI)推出的宽电压范围H桥电机驱动器,凭借其卓越性能成为工业电机驱动领域的标杆产品。该器件具有以下突出特性:

  • 双拓扑架构‌:支持单/双H桥配置,可驱动:
    • 1-2个有刷直流电机(峰值电流达32A)
    • 1个步进电机
    • 1-2个热电制冷器(TEC)
  • 宽电压工作范围‌:4.5V-60V输入电压,适应12V/24V工业总线系统
  • 超低导通阻抗‌:
    • 双H桥模式:100mΩ(HS+LS)
    • 单H桥模式:50mΩ(HS+LS)
  • 集成电流检测‌:
    • 高边MOSFET电流镜像输出(IPROPI)
    • ±4%检测精度(满量程时)
    • 省去外部检流电阻
  • 多重保护机制‌:
    • 欠压锁定(UVLO)
    • 电荷泵欠压(CPUV)
    • 过流保护(OCP)
    • 热关断(OTSD)

二、关键参数对比

参数DDW封装DDV封装
双H桥峰值电流(24V)8A16A
单H桥峰值电流(24V)16A32A
RθJA(4层PCB)22.2°C/W44.2°C/W
工作温度范围-40~125°C-40~125°C

三、典型应用设计

1. 工业伺服驱动方案

拓扑结构‌:
[24V总线] → [DRV8262] → [NexFET功率级] → [伺服电机]

设计要点‌:

  • 采用单H桥配置(MODE1=1)
  • 关键元件选型:
    • 输出电感:10μH饱和电流≥32A
    • 输入电容:100μF电解+0.1μF陶瓷组合
  • 保护配置:
    • OCPM=1(自动重试模式)
    • TOFF=Hi-Z(24μs关断时间)

2. 医疗TEC温控系统

  • 利用IPROPI实现:
    • 闭环电流控制(精度±4%)
    • 动态PWM调节(20kHz-200kHz)
  • 布局建议:
    • 功率走线宽度≥2mm
    • 热焊盘需连接4层PCB地平面
    • 添加LC滤波器(10μH+22μF)

四、创新功能详解

1. 智能动态衰减技术

通过DECAY引脚可选择三种工作模式:

  • 慢衰减‌(DECAY=0):适用于普通直流电机
  • 混合衰减‌(DECAY=Hi-Z):30%快速衰减+70%慢衰减
  • 智能调节‌(DECAY=1):自动优化衰减比例以降低纹波

2. 双模式接口

通过MODE2引脚配置控制接口:

  • PH/EN模式‌(MODE2=0):
    • IN1: 方向控制
    • IN2: 使能/PWM输入
  • PWM模式‌(MODE2=Hi-Z):
    • IN1/IN2: 互补PWM输入
    • 支持100%占空比运行

五、热设计与可靠性

1. 散热方案对比

封装类型推荐散热方式最大持续电流(TA=85°C)
DDW底部焊盘+4层PCB8A(双H桥)
DDV顶部散热器(<4°C/W)16A(双H桥)

2. 故障恢复机制

  • 锁存模式‌(OCPM=0):
    需nSLEEP复位脉冲清除故障
  • 自动重试‌(OCPM=1):
    故障解除后4.1ms自动恢复
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