DRV883x低电压H桥驱动器：高效、可靠的电机驱动解决方案

在电子工程师的日常设计工作中，电机驱动是一个常见且关键的环节。今天，我们就来详细探讨一下德州仪器（TI）推出的DRV883x系列低电压H桥驱动器，包括DRV8837和DRV8838两款产品。它们在众多低电压或电池供电的运动控制应用中表现出色，下面我们就来深入了解其特性、参数及应用。

文件下载：drv8837.pdf

一、特性亮点

强大的驱动能力

DRV883x能够驱动直流电机或其他负载，如螺线管等。其低MOSFET导通电阻（HS + LS 280 mΩ）和高达1.8 A的最大驱动电流，为电机提供了稳定而强劲的动力输出。这使得它在处理一些需要较大扭矩或快速响应的应用场景时游刃有余。

灵活的电源配置

该系列产品采用了独立的电机和逻辑电源引脚。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。这种设计不仅提高了电源的适应性，还能有效降低电源干扰，确保设备的稳定运行。

多样的接口方式

DRV8837采用PWM、IN1和IN2接口，而DRV8838则采用PH和EN接口。这两种接口方式都与行业标准设备兼容，工程师可以根据具体的应用需求和系统架构选择合适的接口，增加了设计的灵活性。

低功耗睡眠模式

通过nSLEEP引脚，DRV883x可以进入低功耗睡眠模式，最大睡眠电流仅为120 nA。这在一些对功耗要求较高的应用中，如电池供电的设备，能够显著延长电池的使用寿命。

小巧的封装设计

采用8引脚WSON带散热垫封装，尺寸仅为2.0 × 2.0 mm。小巧的封装和紧凑的布局，使得它在空间有限的电路板设计中具有很大的优势。

完善的保护功能

具备VCC欠压锁定（UVLO）、过流保护（OCP）和热关断（TSD）等保护特性。这些保护功能能够有效防止设备在异常情况下损坏，提高了系统的可靠性和稳定性。

二、应用领域广泛

DRV883x的应用领域十分广泛，涵盖了相机、数码单反镜头、消费产品、玩具、机器人以及医疗设备等多个领域。在相机和镜头中，它可以精确控制镜头的对焦和变焦；在玩具和机器人中，为其提供动力驱动；在医疗设备中，确保设备的稳定运行。

三、详细参数解析

绝对最大额定值

• 电机电源电压VM范围为 -0.3至12 V，逻辑电源电压VCC范围为 -0.3至7 V。
• 控制引脚电压范围为 -0.5至7 V，输出峰值驱动电流内部受限。
• 工作虚拟结温范围为 -40至150°C，存储温度范围为 -60至150°C。

ESD 评级

人体模型（HBM）静电放电额定值为 ±3000 V，带电设备模型（CDM）静电放电额定值为 ±1500 V。这表明该设备具有较好的静电防护能力，能够在一定程度上避免静电对设备造成损坏。

推荐工作条件

• VM范围为0至11 V，VCC范围为1.8至7 V。
• 输出电流范围为0至1.8 A，PWM频率范围为0至250 kHz。
• 逻辑电压范围为0至5.5 V，工作环境温度范围为 -40至85°C。

热信息

不同的热指标，如结到环境的热阻（RθJA）、结到外壳（顶部）的热阻（RθJC(top)）等，为工程师在进行散热设计时提供了重要的参考依据。

电气特性

详细列出了电源、控制输入、电机驱动输出和保护电路等方面的电气参数。例如，在不同的工作模式下，电源的工作电流和睡眠电流都有明确的数值，工程师可以根据这些参数进行功耗计算和优化。

时序要求

规定了输入输出信号的延迟时间、上升时间、下降时间等时序参数，确保设备在正常工作时信号的同步和稳定。

四、功能实现与控制逻辑

桥控制

• DRV8837：采用PWM输入接口（IN-IN接口），通过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：采用PHASE/ENABLE接口，一个引脚控制H桥电流方向，另一个引脚启用或禁用H桥，同样可以实现电机的各种运行状态。

独立半桥控制

DRV8837可以实现独立半桥控制，无需采用更多的分立元件。通过合理的电路连接和输入信号的控制，可以分别驱动两个电感负载，如电机或螺线管等。在不同的控制模式下，电机的运行状态和电流衰减路径也有所不同。为了减少制动模式1下的功率损耗，可以在电机两端跨接正向电压小于0.6 V的肖特基二极管。

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。

电源和输入引脚

输入引脚在推荐的工作条件下，无论VCC、VM电源是否存在，都能正常工作，且不会有漏电电流路径。VCC和VM电源可以按任意顺序施加和移除，当VCC电源移除时，设备进入低功耗状态，从VM电源吸取的电流非常小。

保护电路

• VCC欠压锁定：当VCC引脚电压低于欠压锁定阈值时，H桥中的所有FET都被禁用，直到电压恢复正常。
• 过流保护：通过模拟电流限制电路，当电流超过设定值且持续时间超过一定时间时，H桥中的所有FET被禁用，经过一段时间后自动恢复工作。
• 热关断：当芯片温度超过安全限制时，H桥中的所有FET被禁用，温度下降到安全水平后自动恢复工作。

五、应用设计要点

典型应用电路

给出了DRV883x的典型应用电路图，包括电源引脚的旁路电容、输入输出引脚的连接等。在设计时，需要根据具体的应用需求选择合适的电机电源电压、逻辑电源电压和目标均方根电流等参数。

设计步骤

• 电机电压选择：要根据所选电机的额定值和所需的转速来确定合适的电机电压。较高的电压可以使直流电机转速更快，但也会增加电感电机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。

布局和散热

• 布局：VM和VCC引脚应使用低ESR陶瓷旁路电容（0.1 µF）旁路到GND，且电容应尽可能靠近引脚，并通过厚走线或接地平面连接到设备的GND引脚。
• 散热：设备的功耗主要由输出FET电阻（rDS(on)）决定，可以使用公式 (P{TOT }=r{DS( on )} timesleft(I_{OUT(RMS) }right)^{2}) 来估算平均功耗。当芯片温度超过约150°C时，热关断保护会启动，因此需要确保有足够的散热措施。

六、总结

DRV883x系列低电压H桥驱动器以其丰富的特性、完善的保护功能和广泛的应用领域，为电子工程师在电机驱动设计方面提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，工程师需要根据具体的需求和系统要求，合理选择和使用该系列产品，并注意布局、散热等设计要点，以确保系统的稳定运行和高性能表现。你在使用DRV883x的过程中遇到过哪些问题呢？或者你对它还有哪些方面想进一步了解？欢迎在评论区留言讨论。