Texas Instruments DRV8251A H桥驱动器是一款高度集成的电机驱动器，具有N沟道H桥、电荷泵、电流检测反馈、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。

数据手册：*附件：Texas Instruments DRV8251A H桥驱动器数据手册.pdf

TI DRV8251A H桥驱动器在IPROPI引脚上采用内部电流镜架构，可提供电流检测和调节功能。该架构无需大功率分流电阻器，可节省电路板空间并降低系统成本。IPROPI电流检测输出允许微控制器检测电机失速或负载条件的变化。外部电压基准引脚VREF可在启动和失速事件期间确定电流调节阈值，无需微控制器交互。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。内部保护功能包括电源欠压锁定、输出过流和器件过温。

DRV8251A驱动器只需最小的设计变更，就能提供引脚对引脚、可扩展的RDS(on) 和电源电压选项，以支持各种负载和电源轨。

特性

• N通道H桥有刷直流电机驱动器
• 4.5 V至48 V工作电源电压范围
• 引脚对引脚、RDS(on) 、电压和电流检测/调节变体（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IPROPI电流检测，用于失速检测和电流调节
• 低功耗睡眠模式
  • < 1µA，VVM = 24V，TJ = 25°C
• 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)
  • 自动重试过流保护 (OCP)
  • 热关断 (TSD)

框图

简化示意图

DRV8251A H桥电机驱动器技术解析与应用指南

一、产品概述

Texas Instruments的DRV8251A是一款集成N沟道H桥的直流有刷电机驱动器，具有4.1A峰值输出电流能力和4.5V至48V的宽工作电压范围。该器件集成了电流检测与调节功能，采用8引脚HSOP封装（4.9×6.0mm），特别适合空间受限的应用场景。

作为DRV82xx系列的一员，DRV8251A提供了450mΩ的低导通电阻(RDS(on))，并采用创新的电流镜像(current mirror)架构实现电流检测，相比传统外部分流电阻方案可节省板空间和系统成本。

二、关键特性

1. ‌电机驱动性能‌
   • 4.5V至48V宽工作电压范围
   • 4.1A峰值输出电流能力
   • 支持PWM控制接口(0-200kHz)
   • 兼容1.8V/3.3V/5V逻辑输入
2. ‌集成电流检测‌
   • 通过IPROPI引脚提供与负载电流成比例的模拟输出
   • 电流镜像架构消除对大功率分流电阻的需求
   • 支持失速检测和电流调节功能
3. ‌电源管理‌
   • 低功耗睡眠模式(<1µA @ VVM=24V)
   • 集成电荷泵支持100%占空比驱动
4. ‌保护特性‌
   • VM欠压锁定(UVLO)
   • 自动重试过流保护(OCP)
   • 热关断(TSD)

三、功能详解

3.1 H桥控制逻辑

DRV8251A通过IN1和IN2两个逻辑输入控制H桥输出状态：

IN1	IN2	OUT1	OUT2	工作模式
0	0	高阻	高阻	滑行模式(进入睡眠)
0	1	L	H	反转(OUT2→OUT1)
1	0	H	L	正转(OUT1→OUT2)
1	1	L	L	刹车(低侧慢衰减)

3.2 集成电流检测(IPROPI)

DRV8251A的创新之处在于其集成电流检测功能：

• 通过内部电流镜像架构测量低侧MOSFET电流
• IPROPI引脚输出电流：IPROPI = (ILS1 + ILS2) × AIPROPI
• 典型AIPROPI增益为1575µA/A，误差±5%
• 外部电阻RIPROPI将电流转换为电压供MCU读取

3.3 电流调节功能

器件采用固定关断时间斩波方案实现电流调节：

• 调节阈值：ITRIP = VVREF / (RIPROPI × AIPROPI)
• 当电流超过ITRIP时，H桥进入tOFF时间的刹车状态
• 支持高达100%占空比的电流调节

四、典型应用设计

4.1 电机驱动电路

典型应用连接包括：

• VM引脚：4.5-48V电源，需0.1µF去耦电容+47µF大容量电容
• VREF引脚：接MCU的DAC或PWM滤波输出(0-5V)
• IPROPI引脚：通过RIPROPI电阻接地，产生比例电压
• IN1/IN2：接MCU的GPIO或PWM输出

4.2 参数设计示例

假设设计要求：

• 电机电压：12V
• 平均电流：0.8A
• 启动电流：2.1A
• 调节阈值：1.9A
• VREF电压：3.3V

五、保护机制

1. ‌ 过流保护(OCP) ‌
   • 模拟限流电路监控每个FET
   • 持续超过tOCP时间(1.5µs)触发保护
   • 自动重试时间tRETRY=3ms
2. ‌ 热关断(TSD) ‌
   • 结温超过150°C(典型)时关断
   • 温度下降40°C后自动恢复
3. ‌ 欠压锁定(UVLO) ‌
   • VM低于4.05V-4.35V时关断
   • 上升阈值4.15V-4.45V

六、应用场景

DRV8251A特别适用于以下应用：

• 打印机和POS打印机
• 真空机器人
• 洗衣机和干衣机
• 咖啡机
• 自动取款机(ATM)
• 医疗设备(呼吸机、手术设备)
• 健身器材

七、设计建议

1. ‌布局指南‌
   • 将0.1µF去耦电容尽量靠近VM引脚
   • 使用大面积接地层和多个过孔改善散热
   • IPROPI走线应远离噪声源
2. ‌电流调节优化‌
   • 在IPROPI引脚添加10nF电容可滤除瞬态干扰
   • 根据实际需求调整VREF和RIPROPI
3. ‌散热考虑‌
   • 器件热阻RθJA=40.4°C/W
   • 高功率应用需考虑额外散热措施