Texas Instruments DRV8251 4.1A有刷直流电机驱动器是一款集成电机驱动器，具有N沟道半桥、电荷泵、电流调节和保护电路。电荷泵通过支持N沟道MOSFET半桥和100%占空比驱动来提高效率。DRV8251通过比较ISEN引脚上电流检测分流电阻器上的模拟输入VREF和电压来进行电流调节 限流能力可显著降低电机启动和失速情况下的大电流。

数据手册；*附件：Texas Instruments DRV8251 4.1A有刷直流电机驱动器数据手册.pdf

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。内部保护特性包括电源欠压闭锁、输出过流和器件过热。Texas Instruments DRV8251是一系列器件的一部分，具有引脚对引脚、可扩展R DS(on) 和电源电压选项，支持各种负载和电源轨，设计变化极小。

特性

• N通道H桥有刷直流电机驱动器
• 工作电源电压范围：4.5V至48V
• 引脚对引脚、R DS(on) 、电压和电流检测/调节型号（外部分流电阻器和集成电流镜）
• • 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
  • <1µA（V VM =24V，T J =25°C时）
• 小型封装尺寸和占位面积
• 8引脚HSOP封装，带有PowerPAD™，4.9mm × 6.0mm
• 集成保护特性
  • VM欠压闭锁 (UVLO)
  • 锁存过流保护 (OCP)
  • 热关断 (TSD)

功能框图

基于DRV8251的有刷直流电机驱动器技术解析与应用

一、DRV8251概述

DRV8251是德州仪器(TI)推出的一款高性能有刷直流电机驱动器，属于其电机驱动器产品线中的重要成员。这款集成式驱动器采用N沟道H桥架构，具有4.5V至48V的宽工作电压范围和4.1A的峰值输出电流能力。

主要特性

• ‌高效能设计‌：450mΩ(典型值)的RDS(on)显著降低导通损耗
• ‌灵活供电‌：支持4.5V至48V宽电压输入范围
• ‌智能保护‌：集成欠压锁定(UVLO)、过流保护(OCP)和热关断(TSD)
• ‌低功耗模式‌：睡眠模式下电流小于1μA
• ‌紧凑封装‌：8引脚HSOP带PowerPAD™封装(4.9×6.0mm)

二、核心技术解析

2.1 电流调节功能

DRV8251的核心创新之一是其集成的电流调节系统。通过外部检测电阻(ISEN引脚)和VREF引脚的模拟电压输入，驱动器可以精确控制电机电流：

ITRIP = AV × (VREF/RSENSE) = 10 × (VREF/RSENSE)

这一特性对于限制电机启动和堵转时的大电流尤为重要，能有效保护电机和驱动电路。

2.2 PWM控制接口

器件支持高达200kHz的PWM控制频率，兼容1.8V、3.3V和5V逻辑输入。通过IN1和IN2引脚的不同组合，可实现四种工作模式：

1. ‌正转驱动‌ (IN1=1, IN2=0)
2. ‌反转驱动‌ (IN1=0, IN2=1)
3. ‌制动模式‌ (IN1=1, IN2=1)
4. ‌滑行模式‌ (IN1=0, IN2=0)

2.3 保护机制

DRV8251集成了多重保护功能：

• ‌VM欠压锁定‌：当电源电压低于4.15V(典型值)时自动禁用输出
• ‌过流保护‌：峰值电流超过阈值(3.7A@4.5≤VM<5.5V或4.1A@VM≥5.5V)时触发保护
• ‌热关断‌：结温超过175°C时自动关断，温度下降40°C后恢复

三、典型应用设计

3.1 电机驱动电路设计

典型应用电路包含以下关键元件：

• ‌电源滤波‌：0.1μF陶瓷电容+47μF电解电容组合
• ‌电流检测‌：低感值、高功率额定值的表面贴装电阻(如0.2Ω/2W)
• ‌散热设计‌：充分利用PowerPAD™，通过多层接地平面和多个过孔散热

3.2 堵转检测方案

通过外部电流检测放大器监测ISEN引脚电压，可实现智能堵转检测：

1. 使用运算放大器(如TLV6001)放大检测电阻两端电压
2. 微控制器ADC读取放大后的信号
3. 软件设定堵转阈值和检测时序，避免误判启动浪涌电流

3.3 继电器驱动应用

DRV8251同样适用于驱动单线圈和双线圈继电器：

• ‌单线圈继电器‌：利用H桥的正反转功能控制继电器状态
• ‌双线圈继电器‌：将中心抽头接VM，仅需使用两个低侧驱动

四、选型指南

DRV8251属于TI有刷直流电机驱动器系列产品，与其他型号对比：

型号	供电电压	RDS(on)	电流反馈方式	封装
DRV8870	6.5-45V	565mΩ	外部分流电阻	HSOP
DRV8251	4.5-48V	450mΩ	外部分流电阻	HSOP
DRV8251A	4.5-48V	450mΩ	内部电流镜(IPROPI)	HSOP/WSON
DRV8231	4.5-33V	600mΩ	外部分流电阻	HSOP

五、应用领域

凭借其高性能和可靠性，DRV8251广泛应用于：

• ‌办公设备‌：打印机、POS机、ATM机
• ‌家电‌：吸尘机器人、洗衣机、咖啡机
• ‌医疗设备‌：呼吸机、手术设备、电动病床
• ‌工业控制‌：电能表、健身器材等

六、设计注意事项

1. ‌PCB布局‌：大电流路径应尽量短而宽，ISEN检测走线应远离噪声源
2. ‌散热管理‌：充分利用PowerPAD™和多层PCB进行散热
3. ‌电流检测‌：检测电阻功率需留有足够余量，建议采用多电阻并联方案
4. ‌电源设计‌：VM引脚需靠近放置足够的去耦电容