‌DRV8215 11V 4A 有刷直流电机驱动器总结

该DRV8215是一款高性能集成H桥电机驱动器，具有集成的速度和电压调节功能，以及失速检测、电流检测输出、电流调节和保护电路等附加集成功能。

集成的速度和电压调节功能使用电机电压和电流信息来调节电机速度或电压，无需外部传感器来检测速度。这减小了电路板尺寸和设计复杂性，并节省了整体系统成本。集成调速用于在不同的输入电源电压下保持恒定的电机速度，从而最大限度地减少电流消耗并随着时间的推移节省功率。这对于具有不同负载条件或依赖电池供电在输入电压不恒定的情况下运行的应用至关重要。软启动和停止允许控制导通和关闭时间，减少大浪涌电流，保护电机绕组免受损坏，从而提高系统可靠性和使用寿命。
*附件：drv8215.pdf

内部电流镜实现电流检测和调节。这消除了对大型功率分流电阻器的需求，从而节省了电路板面积并降低了系统成本。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。增益选择功能允许高精度电流检测低至10mA的平均电机电流。使用 VREF 引脚，该器件可以在启动和高负载事件期间调节电机电流，而无需微控制器进行交互。该器件支持无传感器电机失速检测并报告给微控制器。

特性

• N 沟道 H 桥有刷直流电机驱动器
• 1.65V 至 11V 工作电源电压范围
• 集成电压和速度调节
• 用于浪涌电流保护的软启动和停止功能
• 240mΩ RDS（on）（高侧+低侧）
• 高输出电流能力：4A 峰值，2A RMS
• 带I2C控制接口的PWM
  • I2C 寄存器的配置和诊断
  • 多从动器作支持
  • 支持标准和快速 I2C 模式
• 支持 1.8V、3.3V 和 5V 逻辑输入
• 集成电流检测和电流调节
• 模拟电流检测输出 （IPROPI）
• 获得选择功能：
  • 低至 10 mA 的高精度电流检测
  • 优化的 RDS（ON） 和过流限制
• 具有 100% 占空比的内部电荷泵
• 低功耗睡眠模式的电池寿命长
  • < 100 nA 最大睡眠电流
• 小封装和占地面积
  • 带 PowerPAD™ 的 16 引脚 WQFN，3 × 3 mm
• 集成保护功能
  • VCC 欠压锁定 （UVLO）
  • 过流保护 （OCP）
  • 热关断 （TSD）
  • 失速检测
  • 过压保护 （OVP）

参数

方框图

‌1. 核心特性‌

• ‌集成驱动与控制‌
  • H桥驱动，支持1.65V至11V宽电压输入，峰值电流4A（RMS 2A）。
  • 集成电压和速度调节功能，无需外部传感器即可维持恒定电机速度。
  • 软启动/停止功能，减少浪涌电流对电机绕组的冲击。
  • 240mΩ低导通电阻（高边+低边MOSFET）。
  • 支持PWM控制（频率高达200kHz）和I2C接口配置。
• ‌电流检测与保护‌
  • 集成电流镜像传感（IPROPI引脚），无需外部检流电阻。
  • 可编程电流调节阈值（通过VREF和RIPROPI设置）。
  • 过流保护（OCP）、热关断（TSD）、欠压锁定（UVLO）等保护功能。
• ‌低功耗与封装‌
  • 睡眠模式电流<100nA，适合电池供电应用。
  • 16引脚WQFN封装（3mm×3mm），带散热焊盘。

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‌2. 典型应用‌

• 电子智能锁、玩具机器人、水/气表。
• 便携医疗设备（如输液泵）、美容仪器（电动牙刷）。
• 便携打印机、POS设备。

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‌3. 关键功能详解‌

• ‌速度与电压调节‌
  • 通过I2C寄存器（WSET_VSET）设定目标速度或电压，自动调整PWM占空比。
  • 支持软启动/停止（tINRUSH时间可配置）。
• ‌ 堵转检测（Stall Detection） ‌
  • 通过IPROPI电压与VREF比较判断堵转，可配置响应模式（如自动禁用或仅报警）。
  • 堵转时触发nFAULT引脚，并通过I2C寄存器（STALL bit）上报。
• ‌电流调节模式‌
  • ‌固定关断时间模式‌：电流超阈值后进入制动状态，固定时间后恢复。
  • ‌逐周期模式‌：电流超阈值后等待下一个PWM边沿复位。

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‌4. 寄存器配置‌

• ‌I2C接口‌：支持标准/快速模式，地址由A0/A1引脚配置。
• ‌关键寄存器‌：
  • CONFIG0：启用输出、OVP、堵转检测。
  • TINRUSH：设置启动电流忽略时间。
  • REG_CTRL：选择速度/电压调节模式。
  • DUTY_READ：实时读取PWM占空比。

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‌5. 保护机制‌

• ‌ 过压保护（OVP） ‌：在休眠模式下自动短路电机反电动势。
• ‌ 热关断（TSD） ‌：结温>150°C时禁用驱动，支持自动恢复或锁存模式。
• ‌电源管理‌：VCC独立供电，允许VM降至0V而不影响逻辑电路。

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‌6. 设计建议‌

• ‌布局‌：VM引脚就近放置大容量电容，分离模拟/功率地。
• ‌电流检测‌：根据电机电流范围选择CS_GAIN_SEL（如000b对应4A）。
• ‌堵转配置‌：通过EN_STALL和SMODE调整响应策略。