DRV8428E/P：高性能双H桥电机驱动的卓越之选

在电机驱动领域，一款性能卓越、功能丰富的驱动芯片能为设计带来极大的便利与优势。今天，我们就来深入了解一下德州仪器（TI）推出的DRV8428E/P双H桥电机驱动器，看看它究竟有哪些独特之处。

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产品特性亮点

多电机驱动能力

DRV8428E/P具备强大的电机驱动能力，它可以驱动一个双极步进电机，或者两个双向有刷直流电机，甚至四个单向有刷直流电机。这种多样化的驱动方式，使得它在不同类型的电机应用中都能游刃有余。

集成电流感应功能

该驱动器集成了电流感应功能，这意味着无需额外的感测电阻。不仅节省了电路板空间，还降低了系统成本。而且，它具有±6%的满量程电流精度，能够精确地控制电机电流。

宽工作电压范围

其工作电源电压范围为4.2 - 33V，这使得它可以适应不同的电源环境，为各种应用提供了更广泛的选择。

多种控制接口选项

提供了PHASE/ENABLE（PH/EN）和PWM（IN/IN）两种控制接口选项，方便与不同的控制器电路进行接口，增强了设计的灵活性。

智能调谐和混合衰减选项

智能调谐功能可以自动调整衰减设置，以最小化电流纹波，同时快速响应步进变化。混合衰减模式则为电机驱动提供了更多的控制策略。

低功耗睡眠模式

低电流睡眠模式（2µA）可以在不驱动电机时为系统节省大量的功率，提高系统的能效。

保护功能完善

具备VM欠压锁定（UVLO）、过流保护（OCP）和热关断（OTSD）等保护功能，能够有效保护芯片和电机，提高系统的可靠性。

应用领域广泛

DRV8428E/P的应用领域非常广泛，涵盖了多个行业：

• 有刷直流电机应用：如打印机、扫描仪、货币计数器和电子销售点（EPOS）设备等。
• 办公和家庭自动化：包括工厂自动化、机器人、小型家用电器和缝纫机等。
• 机器人领域：如真空机器人、人形机器人和玩具机器人等。
• 智能电表：为智能电表的电机驱动提供了可靠的解决方案。

详细技术解析

集成电流感应架构

DRV8428E/P采用集成电流感应架构，通过电流镜方法和内部功率MOSFET进行电流感测，消除了外部功率感测电阻的需求。这种架构不仅节省了电路板空间和BOM成本，还减少了功率消耗。电流调节设定点由VREFA和VREFB引脚的电压调整。

桥控制方式

• DRV8428E：采用PH/EN接口进行控制。通过nSLEEP、xEN和xPH引脚的不同组合，可以实现H桥的不同状态，如睡眠模式、禁用模式、正向和反向驱动等。
• DRV8428P：采用PWM接口进行控制。通过nSLEEP、xIN1和xIN2引脚的不同组合，同样可以实现H桥的不同状态。

电流调节和衰减模式

电流通过电机绕组由可调的关断时间PWM电流调节电路进行调节。当电流达到调节阈值时，H桥进入衰减模式，以降低电流。衰减模式分为快速衰减和慢速衰减两种：

• 快速衰减模式：当PWM斩波电流水平达到时，H桥反转状态，允许绕组电流反向流动。
• 慢速衰减模式：通过启用桥中的两个低端FET，使绕组电流再循环。

此外，还可以通过七电平DECAY/TOFF引脚设置选择不同的衰减模式和关断时间，如智能调谐动态衰减、智能调谐纹波控制和混合衰减等。

保护电路

• VM欠压锁定（UVLO）：当VM引脚电压低于UVLO阈值电压时，所有输出将被禁用，直到欠压条件消除。
• 过流保护（OCP）：每个FET上的模拟电流限制电路可以限制通过FET的电流。如果电流限制持续时间超过tOCP时间，两个H桥中的FET将被禁用，经过tRETRY时间后自动恢复正常操作。
• 热关断（OTSD）：当芯片温度超过热关断极限时，H桥中的所有MOSFET将被禁用，直到结温降至阈值以下。

应用设计实例

典型应用 - 驱动有刷直流电机

在典型应用中，DRV8428E/P可以配置为通过H桥驱动两个外部负载（如两个有刷直流电机）。以下是设计步骤：

1. 设计要求确定：包括电源电压、电机绕组电阻、电感、开关频率和调节电流等参数。
2. 电流调节：调节电流（IREG）由VREFx模拟电压设置，计算公式为IREG (A) = VREFx (V) / Kv (V/A)。
3. 功率耗散和热计算：总功率耗散（PTOT）由功率MOSFET的导通损耗、开关损耗和静态电源电流耗散组成。通过计算这些损耗，可以确定芯片的工作温度，确保其在安全范围内工作。

替代应用 - 驱动步进电机

DRV8428E/P也可以用于驱动步进电机。设计步骤如下：

1. 设计要求确定：包括电源电压、电机绕组电阻、电感、步进角、微步进水平、目标电机速度和满量程电流等参数。
2. 电流调节：满量程电流（IFS）由VREFx电压决定，计算公式为IFS (A) = VREF (V) / 3 (V/A)。同时，IFS电流必须满足一定条件，以避免电机饱和。
3. 步进电机速度规划：根据目标电机速度、微步进水平和电机全步角，计算输入波形的频率，确保电机能够达到目标速度。
4. 衰减模式选择：支持混合衰减和智能调谐模式，通过可调的固定关断时间方案调节电机绕组电流。

电源和布局建议

电源建议

DRV8428E/P设计用于在4.2 - 33V的输入电压范围内工作。在VM引脚附近应放置一个0.01µF的陶瓷电容，并添加一个大容量电容，以提供稳定的电源。

布局指南

• VM引脚应使用低ESR陶瓷旁路电容（推荐值为0.01µF）旁路到PGND，电容应尽可能靠近VM引脚。
• DVDD引脚应使用低ESR陶瓷电容（推荐值为0.47µF，额定电压为6.3V）旁路到地。
• 热PAD必须连接到系统地，以确保良好的散热性能。

总结

DRV8428E/P双H桥电机驱动器以其丰富的功能、高性能和广泛的应用领域，为电机驱动设计提供了一个优秀的解决方案。无论是在有刷直流电机还是步进电机应用中，它都能展现出卓越的性能。在实际设计中，我们需要根据具体的应用需求，合理选择控制接口、衰减模式和电源布局，以充分发挥其优势。希望通过本文的介绍，能让大家对DRV8428E/P有更深入的了解，在电机驱动设计中能够更加得心应手。你在使用类似电机驱动器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。