深入了解 DRV8837 和 DRV8838：低电压 H 桥驱动器的卓越之选

在电子工程师的日常工作中，电机驱动是一个常见且关键的领域。今天，我们就来深入探讨两款备受关注的低电压 H 桥驱动器——DRV8837 和 DRV8838。它们不仅能为电机驱动带来高效、稳定的解决方案，还具备诸多实用的特性和保护功能。

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一、产品概述

DRV883x 系列产品是德州仪器（TI）推出的集成电机驱动解决方案，适用于相机、消费产品、玩具以及其他低电压或电池供电的运动控制应用。它可以驱动一个直流电机或其他设备，如螺线管。其独特之处在于将所需的驱动 FET 和 FET 控制电路集成到单个设备中，大大减少了电机驱动系统的组件数量。

二、产品特性

2.1 性能优势

• 低导通电阻：HS + LS 的导通电阻仅为 280 mΩ，这有助于降低功率损耗，提高驱动效率。
• 高驱动电流：最大驱动电流可达 1.8 A，能够满足大多数电机的驱动需求。
• 独立电源引脚：电机电源 VM 范围为 0 至 11 V，逻辑电源 VCC 范围为 1.8 至 7 V，提供了灵活的电源配置选项。

2.2 接口类型

• DRV8837：采用 PWM（IN1 - IN2）输入接口，操作较为直观，适合对 PWM 控制熟悉的工程师。
• DRV8838：配备 PH - EN 输入接口，通过相位和使能信号来控制电机，在一些特定应用中具有优势。

2.3 低功耗睡眠模式

通过 nSLEEP 引脚可以使设备进入低功耗睡眠模式，最大睡眠电流仅为 120 nA，有效降低了系统功耗，延长了电池续航时间。

2.4 小巧封装

采用 8 引脚 WSON 封装，尺寸仅为 2.0 × 2.0 mm，节省了电路板空间，适用于对空间要求较高的应用场景。

2.5 保护功能

• VCC 欠压锁定（UVLO）：当 VCC 电压低于阈值时，自动禁用 H 桥的所有 FET，确保设备在合适的电压条件下工作。
• 过流保护（OCP）：通过模拟电流限制电路，当电流超过设定值时，及时切断 FET 的栅极驱动，防止设备因过流损坏。
• 热关断（TSD）：当芯片温度超过安全范围时，自动禁用 H 桥，待温度下降到安全水平后再恢复工作，保护设备免受过热损坏。

三、引脚配置与功能

3.1 引脚布局

DRV8837 和 DRV8838 均采用 8 引脚 WSON 封装，但引脚功能有所不同。具体引脚布局如下：	引脚名称	DRV8837 引脚号	DRV8838 引脚号	I/O	描述
GND	4	4	-	设备接地，必须连接到地
VCC	8	8	I	逻辑电源，需用 0.1 - µF 陶瓷电容旁路到 GND 引脚
VM	1	1	I	电机电源，同样用 0.1 - µF 陶瓷电容旁路到 GND 引脚
EN	-	5	I	使能输入
IN1	6	-	I	IN1 输入，具体功能参考相关章节
IN2	5	-	I	IN2 输入
PH	-	6	I	相位输入
nSLEEP	7	7	I	睡眠模式输入，低电平进入低功耗睡眠模式，高电平正常工作
OUT1	2	2	O	电机输出
OUT2	3	3	O	连接到电机绕组

3.2 引脚功能解析

每个引脚都有其特定的功能，在设计电路时需要根据实际需求进行合理连接。例如，VCC 和 VM 引脚需要通过合适的电容进行旁路，以减少电源噪声对设备的影响。nSLEEP 引脚则可以方便地控制设备的睡眠和唤醒状态，实现节能的目的。

四、技术规格

4.1 绝对最大额定值

参数	最小值	最大值	单位
电机电源电压（VM）	- 0.3	12	V
逻辑电源电压（VCC）	- 0.3	7	V
控制引脚电压	- 0.5	7	V
峰值驱动电流	内部限制	-	A
工作虚拟结温（TJ）	- 40	150	°C
存储温度（Tstg）	- 60	150	°C

4.2 ESD 额定值

• 人体模型（HBM）：±3000 V
• 充电设备模型（CDM）：±1500 V

4.3 推荐工作条件

参数	最小值	最大值	单位
VM	0	11	V
VCC	1.8	7	V
输出电流（OUT）	0	1.8	A
PWM 频率	0	250	kHz
逻辑电压	0	5.5	V
环境温度	- 40	85	°C

4.4 热信息

热指标	DRV883x（DSG - 8 引脚）	单位
结到环境热阻（RθJA）	60.9	°C/W
结到壳（顶部）热阻（RθJC(top)）	71.4	°C/W
结到板热阻（RθJB）	32.2	°C/W
结到顶部表征参数（ψJT）	1.6	°C/W
结到板表征参数（ψJB）	32.8	°C/W
结到壳（底部）热阻（RθJC(bot)）	9.8	°C/W

4.5 电气特性

文档中详细列出了各种电气参数，如电源电流、输入逻辑电压阈值、FET 导通电阻等。这些参数对于评估设备的性能和进行电路设计至关重要。例如，在选择合适的电源和控制信号时，需要参考这些电气特性。

4.6 时序要求

规定了输入信号与输出信号之间的延迟时间、上升时间、下降时间等时序参数。在设计控制系统时，需要确保输入信号的时序符合这些要求，以保证设备的正常工作。

4.7 典型特性曲线

通过典型特性曲线可以直观地了解设备在不同温度、电压等条件下的性能表现。例如，VM 睡眠电流、VCC 睡眠电流、VM 工作电流、VCC 工作电流以及 HS + LS FET 导通电阻随环境温度的变化曲线，为工程师在实际应用中提供了参考依据。

五、详细描述

5.1 桥控制

• DRV8837：采用 PWM 输入接口，通过 IN1 和 IN2 引脚控制输出。不同的输入组合可以实现电机的正转、反转、制动和滑行等功能。
• DRV8838：使用 PHASE/ENABLE 接口，通过 PH 引脚控制电流方向，EN 引脚控制 H 桥的使能。

5.2 独立半桥控制

DRV8837 可以实现独立半桥控制，无需额外的离散组件。通过合理连接两个电感负载（如电机或螺线管）和控制信号，可以分别控制两个负载的运行状态。这种控制方式在一些需要多电机或多负载控制的应用中非常有用。

5.3 睡眠模式

当 nSLEEP 引脚为低电平时，设备进入低功耗睡眠模式，此时所有不必要的内部电路都被关闭，大大降低了功耗。在系统不需要电机工作时，可以通过该功能节省能源。

5.4 电源和输入引脚

输入引脚可以在推荐的工作条件下驱动，即使没有 VCC 或 VM 电源也不会产生漏电。VCC 和 VM 电源可以按任意顺序施加和移除，并且在 VCC 电源移除时，设备会进入低功耗状态。此外，当电源电压在 1.8 至 7 V 之间时，VCC 和 VM 引脚可以连接在一起。

5.5 保护电路

• VCC 欠压锁定：当 VCC 电压低于阈值时，H 桥的所有 FET 被禁用，直到 VCC 电压恢复到正常范围。
• 过流保护：当检测到过流时，首先通过模拟电流限制电路限制 FET 电流，若过流持续时间超过设定值，则禁用 H 桥，一段时间后自动恢复。
• 热关断：当芯片温度超过安全范围时，立即禁用 H 桥，待温度下降到安全水平后再恢复工作。

5.6 设备功能模式

• 工作模式：nSLEEP 引脚为高电平时，设备正常工作。
• 睡眠模式：nSLEEP 引脚为低电平时，H 桥 FET 被禁用，设备进入睡眠状态。
• 故障模式：当出现欠压、过流或过热等故障时，H 桥输出被禁用。

六、应用与实现

6.1 应用信息

DRV883x 系列产品主要用于驱动直流电机或螺线管。在设计应用时，需要根据具体需求选择合适的电机和电源，并按照一定的设计流程进行配置。

6.2 典型应用

文档中给出了 DRV883x 的典型应用电路示意图，并列出了系统设计所需的参数，如电机电源电压、逻辑电源电压和目标均方根电流等。在实际设计中，需要根据这些参数进行电路的优化和调整。

6.2.1 设计要求

设计参数	参考	示例值
电机电源电压	VM	9 V
逻辑电源电压	VCC	3.3 V
目标均方根电流	I OUT	0.8 A

6.2.2 详细设计过程

• 电机电压：选择合适的电机电压需要考虑电机的额定值和所需的转速。较高的电压可以使电机转速更快，但也会增加电感绕组中的电流变化率。
• 低功耗运行：在进入睡眠模式时，建议将所有输入设置为低电平，以最小化系统功耗。

6.2.3 应用曲线

文档展示了不同占空比和方向下的应用曲线，帮助工程师直观地了解电机的运行状态。这些曲线可以作为实际应用中的参考，用于调整控制参数和优化电机性能。

七、电源供应建议

在电机驱动系统设计中，合适的本地大容量电容至关重要。虽然增加电容容量通常有益，但也会带来成本和物理尺寸增加的问题。所需的本地电容大小取决于多种因素，如电机系统所需的最大电流、电源电容和供电能力、电源与电机系统之间的寄生电感、可接受的电压纹波、电机类型和制动方法等。 一般来说，数据手册会提供推荐的电容值，但实际应用中还需要进行系统级测试，以确定最合适的电容大小。同时，大容量电容的电压额定值应高于工作电压，以应对电机向电源传输能量的情况。

八、布局注意事项

8.1 布局指南

• VM 和 VCC 引脚应使用低 ESR 陶瓷旁路电容旁路到 GND，推荐电容值为 0.1 µF。
• 这些电容应尽可能靠近 VM 和 VCC 引脚，并通过厚走线或接地平面连接到设备的 GND 引脚。

8.2 布局示例

文档中给出了简化的布局示例，帮助工程师更好地理解布局要求。在实际设计中，可以参考该示例进行电路板的布局。

8.3 功率耗散

DRV883x 系列设备的功率耗散主要由输出 FET 的导通电阻决定。可以使用公式 (P{TOT }=r{DS( on )} timesleft(I_{OUT(RMS) }right)^{2}) 来估算运行步进电机时的平均功率耗散。 需要注意的是，FET 的导通电阻会随温度升高而增加，因此在设备发热时，功率耗散也会相应增加。同时，设备具备热关断保护功能，当芯片温度超过约 150°C 时，设备会自动禁用，直到温度下降到安全水平。如果设备频繁进入热关断状态，可能意味着功率耗散过大、散热不足或环境温度过高，需要进行相应的调整。

九、设备与文档支持

9.1 文档支持

提供了相关的文档链接，如计算电机驱动功率耗散的资料、DRV8837EVM 和 DRV8838EVM 用户指南、独立半桥驱动相关文档以及理解电机驱动电流额定值的资料等，方便工程师进一步深入了解产品。

9.2 相关链接

列出了快速访问链接，包括技术文档、支持与社区资源、工具与软件以及样品购买等方面的链接，为工程师提供了便捷的获取信息和购买产品的途径。

9.3 文档更新通知

可以通过在 ti.com 上的设备产品文件夹中注册，接收文档更新的每周摘要通知。在查看更新文档时，还可以查看修订历史，了解具体的更改内容。

9.4 社区资源

鼓励工程师利用社区资源，与其他同行交流经验和解决问题。

十、总结

DRV8837 和 DRV8838 是两款性能出色的低电压 H 桥驱动器，具有低导通电阻、高驱动电流、多种接口类型、低功耗睡眠模式、小巧封装和丰富的保护功能等优点。在电机驱动应用中，能够为工程师提供高效、稳定的解决方案。在实际设计过程中，需要根据具体的应用需求，合理选择电源、配置引脚、优化布局，并注意功率耗散和散热问题。通过充分利用文档提供的资源和支持，相信工程师们能够更好地发挥这两款产品的优势，设计出优秀的电机驱动系统。你在使用类似的电机驱动器时，遇到过哪些有趣的问题或挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。