DRV8848双H桥电机驱动器：设计与应用详解

在电机驱动领域，一款性能出色、功能丰富的驱动器能为工程师们的设计带来诸多便利。今天，我们就来深入探讨德州仪器（TI）的DRV8848双H桥电机驱动器，看看它在实际应用中能发挥怎样的作用。

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一、DRV8848的特性亮点

1. 强大的驱动能力

DRV8848具备双H桥结构，可驱动单/双有刷直流电机或步进电机。其工作电源电压范围为4 - 18V，能适应多种不同的电源环境。每个H桥的输出电流能力很强，在12V电压下最大驱动电流可达2A，而且支持并行模式，并行模式下在12V时最大驱动电流能达到4A，这为驱动大功率电机提供了可能。

2. 低导通电阻与高效控制

该驱动器的低导通电阻特性十分突出，在25°C时，高侧（HS）和低侧（LS）的导通电阻之和典型值为900mΩ，这有助于降低功耗，提高能源效率。同时，它采用PWM控制接口，方便与控制器电路进行连接和控制。还具备可选的电流调节功能，采用20μs固定关断时间的方案，能更精确地控制电机电流。

3. 节能与保护功能

DRV8848设有低电流3μA的睡眠模式，在不需要电机工作时可以进入该模式，大大降低功耗。此外，它拥有完善的保护功能，包括VM欠压锁定（UVLO）、过流保护（OCP）、热关断（TSD）等，并且通过nFAULT引脚指示故障状态，能有效保护驱动器和电机，提高系统的可靠性。

4. 封装与散热优势

采用热增强型表面贴装封装，有助于更好地散热，保证驱动器在工作过程中能保持稳定的性能。

二、应用场景广泛

DRV8848的应用场景非常丰富，常见于家用电器、打印机等设备中，也适用于一般的有刷和步进电机控制。在这些应用中，它能稳定可靠地驱动电机，满足不同设备的需求。

三、详细功能解析

1. 功能框图与工作原理

从功能框图来看，DRV8848内部集成了两个H桥电机驱动器，每个H桥的输出模块由N沟道和P沟道功率MOSFET构成全H桥结构，用于驱动电机绕组。通过简单的PWM接口，就能方便地与控制器进行通信和控制。

2. 桥控制逻辑

桥控制逻辑清晰明了，通过控制输入引脚xIN1和xIN2的电平状态，可以实现电机的不同运行模式，如正转、反转、制动和滑行等。具体逻辑如下表所示：	xIN1	xIN2	xOUT1	xOUT2	Function (DC Motor)
0	0	Z	Z	Coast (fast decay)
0	1	L	H	Reverse
1	0	H	L	Forward
1	1	L	L	Brake (slow decay)

3. 并行操作模式

两个驱动器可以并行使用，为单个电机提供两倍的电流。进入并行模式时，在电源开启或退出睡眠模式（nSLEEP从0变为1）时，AIN1和AIN2需设置为高阻态，通过BIN1和BIN2来控制驱动器。若需要进行电流控制，可将AISEN和BISEN连接到同一个检测电阻上。退出并行模式时，AIN1和AIN2需设置为高电平或低电平，并且设备要重新上电或退出睡眠模式。

4. 电流调节机制

电流调节采用固定关断时间的PWM电流调节电路。当H桥启用时，绕组中的电流会根据电源电压和绕组电感以一定速率上升。当电流达到斩波阈值时，桥会在一段时间 (t{OFF}) 内关断电流，然后开始下一个PWM周期。在电流刚启用时，xISEN引脚的电压在一段时间 (t{BLANK}) 内会被忽略，这段消隐时间也设定了PWM周期的最小导通时间。

PWM斩波电流由比较器设定，比较器将连接到xISEN引脚的电流检测电阻两端的电压与参考电压进行比较。参考电压由VREF引脚的电压得出，为 (V{VREF }/ 6.6)。全量程斩波电流的计算公式为：(I{FS}=frac{V{VREF }}{6.6 × R{ISENSE }})，其中 (I{FS}) 是调节后的电流，(V{VREF}) 是VREF引脚的电压，(R_{ISENSE}) 是检测电阻的阻值。

5. 电流再循环与衰减模式

在PWM电流斩波过程中，H桥会驱动电流通过电机绕组，直到达到PWM电流斩波阈值。达到阈值后，驱动电流会中断，但由于电机的电感特性，电流会继续流动一段时间，这就是再循环电流。DRV8848的H桥采用混合衰减模式来处理再循环电流，混合衰减模式是快速衰减和慢速衰减模式的组合，其中快速衰减占25%，慢速衰减占75% 。

6. 保护电路

• 过流保护（OCP）：每个FET上的模拟电流限制电路通过限制栅极驱动来限制通过FET的电流。如果这种模拟电流限制持续时间超过OCP消隐时间 (t{OCP}) ，H桥中的所有FET都会被禁用，nFAULT引脚会被拉低。设备会一直保持禁用状态，直到重试时间 (t{RETRY }) 到来。
• 热关断（TSD）：如果芯片温度超过安全限制 (T_{TSD}) ，H桥中的所有FET都会被禁用，nFAULT引脚会被拉低。当芯片温度下降到安全水平后，设备会自动恢复运行。
• 欠压锁定（UVLO）：当VM引脚的电压低于UVLO阈值时，设备中的所有电路都会被禁用，内部逻辑会被复位。当 (V_{VM}) 上升到UVLO上升阈值以上时，设备会恢复运行。

四、典型应用设计

1. 设计要求与参数

以一个典型应用为例，设计参数如下：标称电源电压 (V{VM}) 为12V，电源电压范围是4 - 18V，电机绕组电阻 (R{L}) 为3Ω/相，电机绕组电感 (L{L}) 为330µH/相，目标斩波电流 (I{CHOP}) 为500mA，斩波电流参考电压 (V_{VREF}) 为3.3V。

2. 详细设计步骤

• 电流调节设计：斩波电流 (I{CHOP}) 取决于检测电阻值 (R{XISEN}) ，计算公式为 (I{CHOP }=frac{V{VREF }}{6.6 × R{XISEN }}) 。同时，为避免电机饱和， (I{CHOP}) 需满足 (I{CHOP }(A){VM}(V)}{R{L}(Omega)+2 × R{DS(ON)}(Omega)+R_{XISEN }(Omega)}) 。

3. 电源供应建议

DRV8848设计用于在4 - 18V的输入电压范围内工作。为了保证其稳定运行，应在靠近DRV8848的地方放置一个额定电压为VM的0.1µF陶瓷电容，并且在VM引脚处还需要一个至少10µF的大容量电容。大容量电容的大小需要根据多种因素来确定，如电源类型、可接受的电源电压纹波、电源布线中的寄生电感、电机类型、电机启动电流和电机制动方法等。

4. 布局注意事项

在布局时，要将额定电压为VM的0.1µF陶瓷电容尽可能靠近DRV8848放置。同时，使用一个额定电压为6.3V的陶瓷电容将VINT引脚旁路到地，并且该电容也要尽量靠近引脚。

五、使用与支持信息

1. 静电放电注意事项

由于该集成电路容易受到静电放电（ESD）的损坏，在处理时需要采取适当的预防措施，如佩戴防静电手环、使用防静电工作台等，否则可能会导致设备性能下降甚至完全失效。

2. 文档更新与支持资源

可以通过在ti.com上导航到设备产品文件夹，点击“Notifications”进行注册，以接收文档更新的每周摘要。TI E2E™支持论坛是获取快速、经过验证的答案和设计帮助的好去处，工程师们可以在那里搜索现有答案或提出自己的问题。

DRV8848双H桥电机驱动器凭借其出色的性能、丰富的功能和广泛的应用场景，为电机驱动设计提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，工程师们需要根据具体需求合理设计电路，注意各项参数和布局要求，以充分发挥其优势。大家在使用DRV8848的过程中遇到过哪些问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。