特征

•單H橋PWM電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

–單刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

–1/2雙極步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

•5-A峰值或3.5-A rms輸出電流

•6.5-45-V工作電源電壓范圍

•簡單的PH/EN控制界面

•多種衰變模式

–混合衰變

–緩慢衰變

–快速衰減

•低電流睡眠模式（10μA）

•小包裝和占地面積

–28 HTSSOP（電源板）

•保護(hù)功能

–VM欠壓鎖定（UVLO）

–過電流保護(hù)（OCP）

–熱關(guān)機(jī)（TSD）

–故障狀態(tài)指示引腳（nFAULT）

應(yīng)用

•自動(dòng)取款機(jī)和貨幣處理機(jī)

•攝像機(jī)

•多功能打印機(jī)和掃描儀

•辦公自動(dòng)化機(jī)器

•游戲機(jī)

•工廠自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)

•舞臺照明設(shè)備

說明

DRV8829是一個(gè)刷直流電機(jī)或1/2雙極步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的工業(yè)應(yīng)用。器件輸出級由一個(gè)N溝道功率MOSFET H橋驅(qū)動(dòng)器組成。DRV8829能夠驅(qū)動(dòng)高達(dá)5 A峰值電流或3.5 A rms電流（具有適當(dāng)?shù)挠∷㈦娐钒褰拥貙樱糜谏幔?4 V和TA=25°C下）。

PH/EN引腳提供了一個(gè)簡單的控制接口。一個(gè)內(nèi)部感應(yīng)放大器允許可調(diào)電流控制。使用專用的nSLEEP引腳為非常低的靜態(tài)電流待機(jī)提供了低功耗休眠模式。電流調(diào)節(jié)衰減模式可設(shè)置為慢衰減、快衰減或混合衰減。

提供欠壓、過流、短路和過熱的內(nèi)部保護(hù)功能。故障狀態(tài)由nFAULT引腳指示。

設(shè)備信息

（1）、有關(guān)所有可用的軟件包，請參閱數(shù)據(jù)表末尾的訂購附錄。

簡化示意圖

典型特征

詳細(xì)說明

概述

DRV8829是雙極步進(jìn)電機(jī)或單/雙刷直流電機(jī)的集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)器解決方案。該器件集成了NMOS H橋和電流調(diào)節(jié)電路。DRV8829可使用8.2至45 V的電源電壓供電，并能提供高達(dá)5 a峰值或3.5 a rms的輸出電流。實(shí)際可操作均方根電流取決于環(huán)境溫度、電源電壓和PCP接地層尺寸。

一個(gè)簡單的PH/EN接口可以方便地連接到控制器電路。

電流調(diào)節(jié)是高度可配置的，具有多種衰減模式的操作。衰減模式可以選擇為固定的慢速、混合或快速衰減。

電流標(biāo)量特性允許控制器縮放輸出電流，而無需縮放模擬參考電壓輸入VREF。使用數(shù)字輸入引腳訪問DAC。這允許控制器在不需要時(shí)通過降低電流消耗來節(jié)省電力。

包括低功耗休眠模式，允許系統(tǒng)在不驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)節(jié)省電力。

功能框圖

特性描述

PWM電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

DRV8829包含一個(gè)帶電流控制PWM電路的H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。圖3顯示了電機(jī)控制電路的框圖。雙極步進(jìn)電機(jī)顯示，但驅(qū)動(dòng)器也可以驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。

有多個(gè)VM、ISEN、OUT和VREF引腳。所有類似命名的管腳必須在PCB上連接在一起。

下料時(shí)間

在H橋中啟用電流后，在啟用電流檢測電路之前，ISEN引腳上的電壓將被忽略一段固定的時(shí)間。消隱時(shí)間固定為3.75μs。消隱時(shí)間還設(shè)置了脈寬調(diào)制的最小接通時(shí)間。

復(fù)位和nSLEEP操作

當(dāng)?shù)碗娖津?qū)動(dòng)時(shí)，nRESET引腳復(fù)位內(nèi)部邏輯。它還禁用H橋驅(qū)動(dòng)程序。當(dāng)nRESET處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，將忽略所有輸入。

使nSLEEP低將使設(shè)備進(jìn)入低功耗睡眠狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，H橋被禁用，柵極驅(qū)動(dòng)電荷泵停止，V3P3OUT調(diào)節(jié)器被禁用，所有內(nèi)部時(shí)鐘停止。所有處于LEENSP狀態(tài)的輸入都將被忽略，直到返回高電平。從睡眠模式返回時(shí)，需要經(jīng)過一段時(shí)間（大約1毫秒）后，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器才能完全工作。nRESET和nSLEEP的內(nèi)部下拉電阻約為100 kΩ。這些信號需要被驅(qū)動(dòng)到邏輯高電平以進(jìn)行設(shè)備操作。

保護(hù)電路

DRV8829具有充分的保護(hù)，防止欠壓、過電流和過熱事件。

過流保護(hù)（OCP）

每個(gè)FET上的模擬電流限制電路通過移除柵極驅(qū)動(dòng)來限制通過FET的電流。如果該模擬電流限制持續(xù)時(shí)間超過OCP時(shí)間，H橋中的所有FET將被禁用，nFAULT引腳將被驅(qū)動(dòng)至低電平。設(shè)備將保持禁用狀態(tài)，直到應(yīng)用nRESET pin，或移除并重新應(yīng)用VM。

高壓側(cè)和低壓側(cè)裝置上的過電流情況；即對地短路、電源短路或電機(jī)繞組短路，都將導(dǎo)致過電流停機(jī)。過流保護(hù)不使用用于PWM電流控制的電流檢測電路，并且與ISENSE電阻值或VREF電壓無關(guān)。

熱關(guān)機(jī)（TSD）

如果模具溫度超過安全限值，H橋中的所有FET將被禁用，并且nFAULT引腳將被驅(qū)動(dòng)到低電平。一旦模具溫度下降到安全水平，操作將自動(dòng)恢復(fù)。

欠壓鎖定（UVLO）

如果在任何時(shí)候VM引腳上的電壓低于欠壓鎖定閾值電壓，設(shè)備中的所有電路將被禁用，內(nèi)部邏輯將被重置。當(dāng)VM高于UVLO閾值時(shí)，操作將恢復(fù)。

電流調(diào)節(jié)

通過電機(jī)繞組的電流由固定頻率的PWM電流調(diào)節(jié)或電流斬波來調(diào)節(jié)。當(dāng)H橋啟用時(shí)，電流通過繞組以取決于繞組的直流電壓和電感的速率上升。一旦電流達(dá)到電流斬波閾值，電橋?qū)⒔秒娏鳎钡较乱粋€(gè)PWM周期開始。

對于步進(jìn)電機(jī)，通常采用電流調(diào)節(jié)，可以通過改變電流來微步進(jìn)電機(jī)。對于直流電動(dòng)機(jī)，電流調(diào)節(jié)用于限制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和失速電流。

如果不需要電流調(diào)節(jié)功能，可以通過將ISENSE引腳直接連接到地，將VREF引腳連接到V3P3來禁用。

每個(gè)電橋中的PWM斬波電流由比較器設(shè)置，比較器將連接到ISEN引腳的電流檢測電阻器的電壓乘以系數(shù)5與參考電壓進(jìn)行比較。參考電壓從xVREF引腳輸入，并通過5位DAC進(jìn)行縮放，該DAC允許在近似正弦序列中進(jìn)行0到100%的電流設(shè)置。

滿標(biāo)度（100%）斬波電流在方程式1中計(jì)算。

例子：如果使用0.25-Ω感測電阻器且VREFx引腳為2.5 V，則滿標(biāo)度（100%）斬波電流將為2.5 V/（5×0.25Ω）=2 a。

五個(gè)輸入引腳（I0-I4）用于將電橋中的電流縮放為VREF輸入引腳和感測電阻設(shè)置的滿量程電流的百分比。I0-I4引腳的內(nèi)部下拉電阻約為100 kΩ。銷的功能如表1所示。

設(shè)備功能模式

橋梁控制

相位輸入引腳控制流過H橋的電流方向。ENBL輸入引腳在激活高電平時(shí)啟用H橋輸出。表2顯示了邏輯。

控制輸入具有大約100 kΩ的內(nèi)部下拉電阻器。

衰變模式

在PWM電流斬波過程中，H橋可驅(qū)動(dòng)電流通過電機(jī)繞組，直到達(dá)到PWM電流斬波閾值。這在圖4中顯示為案例1。顯示的電流方向指示相位引腳高時(shí)的狀態(tài)。

一旦達(dá)到斬波電流閾值，H橋可以在兩種不同的狀態(tài)下工作，快衰減或慢衰減。

在快速衰減模式下，一旦達(dá)到PWM斬波電流電平，H橋?qū)⒎崔D(zhuǎn)狀態(tài)，以允許繞組電流反向流動(dòng)。當(dāng)繞組電流接近零時(shí)，電橋被禁用以防止任何反向電流流動(dòng)。快速衰減模式如圖4所示為案例2。

在慢衰減模式下，繞組電流通過啟用電橋中的兩個(gè)低側(cè)FET進(jìn)行再循環(huán)。這在圖4中顯示為案例3。

DRV8829支持快速衰減、緩慢衰減和混合衰減模式。慢、快或混合衰變模式由衰變管腳的狀態(tài)選擇-邏輯低選擇慢衰變，打開選擇混合衰變操作，邏輯高設(shè)置快速衰變模式。衰變管腳的內(nèi)部上拉電阻約為130 kΩ，內(nèi)部下拉電阻約為80 kΩ。如果引腳保持打開或未驅(qū)動(dòng)，則設(shè)置混合衰減模式。

混合衰減模式以快速衰減開始，但在固定的時(shí)間段（PWM周期的75%）切換到慢衰減模式，以便在固定的PWM周期的剩余時(shí)間內(nèi)切換到慢衰減模式。

應(yīng)用與實(shí)施

注意

以下應(yīng)用章節(jié)中的信息不是TI組件規(guī)范的一部分，TI不保證其準(zhǔn)確性或完整性。TI的客戶負(fù)責(zé)確定組件的適用性。客戶應(yīng)驗(yàn)證和測試其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，以確認(rèn)系統(tǒng)功能。

申請信息

DRV8829用于有刷電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)控制。

典型應(yīng)用

在此應(yīng)用中，DRV8829將用于驅(qū)動(dòng)有刷直流電機(jī)。以下設(shè)計(jì)過程可用于配置DRV8829。

設(shè)計(jì)要求

表3給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)。

詳細(xì)設(shè)計(jì)程序

最大電流（ITRIP）由Ix引腳、VREF模擬電壓和感測電阻值（RSENSE）設(shè)定。啟動(dòng)有刷直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，由于沒有反電動(dòng)勢，可能會產(chǎn)生大的勵(lì)磁涌流。啟動(dòng)電流限制動(dòng)作，防止電流過大。

例子：如果所需的斬波電流為3.5 A,設(shè)置RSENSE=100 mΩ,VREF必須是1.75伏。

從V3P3OUT（3.3 V）創(chuàng)建一個(gè)電阻分壓器，以設(shè)置VREF≈1.75 V。

設(shè)置R2=18 kΩ，設(shè)置R1=16 kΩ。

感測電阻器

為了獲得最佳性能，感測電阻器必須：

•表面安裝

•低電感

•額定功率足夠高

•靠近電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

感測電阻器消耗的功率等于Irms2x R。例如，如果rms電機(jī)電流為2-A，并且使用100-mΩ感應(yīng)電阻器，則電阻器將消耗2 A2×0.1Ω=0.4 W。隨著電流水平的增大，功率迅速增加。

電阻器通常在某些環(huán)境溫度范圍內(nèi)有一個(gè)額定功率，以及在高環(huán)境溫度下的降額功率曲線。當(dāng)一個(gè)PCB與其他發(fā)熱元件共用時(shí)，應(yīng)增加余量。最好是測量最終系統(tǒng)中的實(shí)際感測電阻溫度，以及功率mosfet，因?yàn)樗鼈兺ǔＪ亲顭岬脑?/p>

由于功率電阻器比標(biāo)準(zhǔn)電阻器更大、更昂貴，因此通常在感測節(jié)點(diǎn)和接地之間并聯(lián)使用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻器。這樣可以分配電流和散熱。

應(yīng)用曲線

電源建議

DRV8829設(shè)計(jì)用于在8.2 V至45 V的輸入電壓電源（VM）范圍內(nèi)工作。該設(shè)備的絕對最大額定值為47 V。額定值為VM的0.1-μF陶瓷電容器必須放置在每個(gè)VM引腳上，盡可能靠近DRV8829。此外，VM上必須包括一個(gè)大容量電容器。

整體電容尺寸

具有合適的局部體積電容是電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要因素。一般來說，有更多的體積電容是有益的，但缺點(diǎn)是成本和物理尺寸增加。

所需的本地電容量取決于多種因素，包括：

•電機(jī)系統(tǒng)所需的最高電流。

•電源的電容和提供電流的能力。

•電源和電機(jī)系統(tǒng)之間的寄生電感量。

•可接受的電壓紋波。

•使用的電機(jī)類型（有刷直流、無刷直流、步進(jìn)電機(jī)）。

•電機(jī)制動(dòng)方法。

電源和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間的電感會限制電源電流的變化率。如果局部大容量電容太小，系統(tǒng)將對過大的電流需求作出響應(yīng)，或者隨著電壓的變化而從電機(jī)中卸載。當(dāng)使用足夠的大容量電容時(shí)，電機(jī)電壓保持穩(wěn)定，并能快速提供大電流。

數(shù)據(jù)表通常提供建議值，但需要進(jìn)行系統(tǒng)級測試以確定適當(dāng)尺寸的大容量電容器。

大容量電容器的額定電壓應(yīng)大于工作電壓，以便在電機(jī)向電源傳輸能量時(shí)提供裕度。

布局

布局指南

每個(gè)VM終端必須使用低ESR陶瓷旁路電容器旁路至GND，推薦值為VM額定值0.1μF。這些電容器應(yīng)放置在盡可能靠近VM引腳的地方，并與設(shè)備的GND引腳有一個(gè)厚的跡線或接地平面連接。

VM引腳必須使用額定為VM的大容量電容器旁路接地。該成分可能是一種電解液。

低ESR陶瓷電容器必須放置在CP1和CP2引腳之間。TI建議VM的額定值為0.1μF。將此部件盡可能靠近銷。

低ESR陶瓷電容器必須放置在VM和VCP引腳之間。TI建議16 V額定值為0.47μF。將該部件盡可能靠近銷。此外，在VM和VCP之間放置1 MΩ。

使用額定電壓為6.3 V的陶瓷電容器將V3P3旁路至接地。將該旁路電容器盡可能靠近引腳。

電流檢測電阻器應(yīng)盡可能靠近器件引腳，以盡量減少引腳和電阻器之間的痕跡電感。

布局示例

熱注意事項(xiàng)

DRV8829具有如上所述的熱關(guān)機(jī)（TSD）。如果模具溫度超過約150°C，設(shè)備將被禁用，直到溫度降至安全水平。

設(shè)備進(jìn)入TSD的任何趨勢都表明功率消耗過大、散熱不足或環(huán)境溫度過高。

功耗

DRV8829中的功耗主要由輸出FET電阻或RDS（ON）中消耗的功率控制。

步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的平均功耗可由方程式3粗略估計(jì)。

其中

•PTOT是總功耗

•RDS（ON）是每個(gè)FET的電阻（高壓側(cè)和低壓側(cè)）

•IOUT（RMS）是施加到每個(gè)繞組（3）的RMS輸出電流

IOUT（RMS）約等于滿標(biāo)度輸出電流設(shè)置的0.7倍。

裝置中可消耗的最大功率取決于環(huán)境溫度和散熱量。

RDS（ON）隨著溫度的升高而增加，因此隨著器件的加熱，功耗也隨之增加。在確定散熱器尺寸時(shí)，必須考慮到這一點(diǎn)。

散熱

電源板™ 包裝使用一個(gè)暴露的墊子來去除設(shè)備的熱量。為了正確操作，該焊盤必須與PCB上的銅熱連接以散熱。在具有接地板的多層PCB上，這可以通過添加多個(gè)通孔來實(shí)現(xiàn)，以將熱墊連接到地平面。在沒有內(nèi)部平面的PCB上，可以在PCB的任一側(cè)添加銅區(qū)域來散熱。如果銅區(qū)在PCB的另一側(cè)，熱通孔用于在頂層和底層之間傳遞熱量。

一般來說，提供的銅面積越多，消耗的功率就越大。

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