‌DRV8214 有刷直流电机驱动器技术文档总结

DRV8214是一款高性能集成H桥电机驱动器，具有使用纹波计数的集成速度和位置检测功能，以及电机速度和电压调节、失速检测、电流检测输出、电流调节和保护电路等附加功能。

集成的纹波计数算法计算电机电流中的纹波数量，以确定电机的相对位置和速度，从而消除了对编码器、霍尔传感器或光学传感器的潜在需求。这减少了电路板空间和设计复杂性，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：drv8214.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，平均电机电流低至 10 mA。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
• 纹波计数功能：
  • 片上速度和位置检测
  • 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 R DS（导通） （高侧 + 低侧）
• 高输出电流能力：4A 峰值，2A RMS
• 带 I 2C 控制接口的 PWM
  • I 2C 寄存器的配置和诊断
  • 多从动器作支持
  • 支持标准和快速 I 2C 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）
• 增益选择 （GAINSEL） 功能：
  • 低至 10 mA 的高精度电流检测
  • 优化的 R DS（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

‌1. 核心特性‌

• ‌驱动能力‌：2A RMS/4A峰值输出，集成H桥驱动，支持1.65V-11V宽电压供电。
• ‌智能控制‌：
  • ‌纹波计数‌：通过电机电流纹波检测转子位置和速度，无需外部编码器或霍尔传感器。
  • ‌速度/电压调节‌：根据负载或电源变化自动维持恒定转速或电机端电压。
  • ‌软启动/停止‌：抑制启动浪涌电流，保护电机绕组。
• ‌集成保护‌：欠压锁定（UVLO）、过流保护（OCP）、热关断（TSD）、堵转检测等。
• ‌电流检测‌：模拟输出（IPROPI）提供比例于负载电流的信号，支持10mA高精度检测。

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‌2. 关键功能‌

• ‌控制接口‌：
  • ‌PH/EN模式‌：方向（PH）与使能（EN）独立控制。
  • ‌PWM模式‌：支持0-200kHz PWM调速，兼容I²C配置（标准/快速模式）。
• ‌电流调节‌：
  • 可编程阈值（通过VREF和IPROPI电阻设置），支持固定关断时间或周期循环调节。
• ‌堵转检测‌：
  • 基于IPROPI电流阈值比较，支持启动浪涌电流屏蔽（tINRUSH时间可调）。
• ‌低功耗‌：睡眠模式电流<100nA，适合电池供电设备。

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‌3. 应用场景‌

• ‌消费电子‌：电动牙刷、美容仪器、玩具。
• ‌工业设备‌：电子锁、燃气表、输液泵。
• ‌便携设备‌：便携打印机、POS机。

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‌4. 技术细节‌

• ‌封装‌：16引脚WQFN（3×3mm），集成散热焊盘。
• ‌电气参数‌：
  • RDS(ON)：240mΩ（高边+低边，典型值）。
  • 逻辑兼容性：支持1.8V/3.3V/5V输入。
• ‌保护机制‌：
  • 过压保护（OVP）：电机反电动势抑制。
  • 故障指示：nFAULT引脚输出异常状态。

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‌5. 文档结构‌

• ‌功能框图‌：包含电流检测、PI控制环路、纹波计数算法等模块。
• ‌寄存器配置‌：通过I²C设置工作模式、保护阈值、增益选择等。
• ‌典型电路‌：推荐布局与外部元件选型（如自举电容、IPROPI电阻）。

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‌6. 附加说明‌

• ‌纹波计数优化‌：需配置电机参数（如反电动势常数、电刷数）以提高精度。
• ‌软启动时间‌：通过TINRUSH寄存器设置（5ms-6.7s范围）。
• ‌电压调节分辨率‌：61.56mV/bit（0-15.7V范围）或15.38mV/bit（0-3.92V高精度模式）。