特征

•H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

–驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)繞組或其他負(fù)載

–低MOSFET導(dǎo)通電阻：65 mΩHS+LS，4.2V，25°C

•5-A連續(xù)8A峰值驅(qū)動(dòng)電流

•具有電流感應(yīng)輸出的內(nèi)部電流感應(yīng)

•2至5.5-V工作電源電壓范圍

•過壓和欠壓鎖定

•低功耗睡眠模式

•100 mA隔離低壓差（LDO）電壓調(diào)節(jié)器

•24針VQFN封裝

應(yīng)用

•具有高啟動(dòng)扭矩的電池供電應(yīng)用，例如：

–個(gè)人衛(wèi)生（電動(dòng)牙刷、剃須刀）

–玩具

–RC直升機(jī)和汽車

–機(jī)器人技術(shù)

說明

DRV8850設(shè)備為消費(fèi)品、玩具和其他低壓或電池供電的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用提供了電機(jī)驅(qū)動(dòng)器加上LDO調(diào)壓器解決方案。該設(shè)備有一個(gè)H橋驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)、音圈執(zhí)行器、步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)繞組、螺線管或其他設(shè)備。輸出驅(qū)動(dòng)模塊由N通道功率mosfet組成，配置成Hbridge驅(qū)動(dòng)負(fù)載。內(nèi)部電荷泵產(chǎn)生所需的柵極驅(qū)動(dòng)電壓。

DRV8850器件提供高達(dá)5安培的連續(xù)輸出電流（適當(dāng)?shù)腜CB散熱）和高達(dá)8安培的峰值電流。它的工作電壓從2伏到5.5伏。

低壓差線性穩(wěn)壓器與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器集成，為微控制器或其他電路供電。LDO穩(wěn)壓器可以在設(shè)備休眠模式下激活，這樣驅(qū)動(dòng)器就可以在不切斷由LDO電壓調(diào)節(jié)器供電的任何設(shè)備的電源的情況下關(guān)閉。

內(nèi)部關(guān)閉功能提供過電流、短路、欠壓、過壓和過熱保護(hù)。此外，該裝置還內(nèi)置電流傳感，以實(shí)現(xiàn)精確的電流測量。

DRV8850設(shè)備采用24針VQFN（3.5-mm×5.5-mm）封裝（環(huán)保：RoHS和無Sb/Br）。

設(shè)備信息

（1）、有關(guān)所有可用的軟件包，請(qǐng)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

DRV8850是一個(gè)直流電機(jī)的集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)器解決方案。該設(shè)備集成了一個(gè)NMOS Hbridge、電流調(diào)節(jié)電路和各種保護(hù)電路。DR8850的電源電壓范圍為2V至5.5V，并能提供高達(dá)5A峰值電流的輸出電流。實(shí)際可操作峰值電流將取決于溫度、電源電壓和PCB接地平面尺寸。在VM=1.95 V和VM=2 V之間，H橋輸出關(guān)閉。

一個(gè)簡單的4針接口允許對(duì)每個(gè)內(nèi)部H橋場效應(yīng)晶體管進(jìn)行單獨(dú)控制。不允許同時(shí)開啟HS和LS FET的情況。在此輸入條件下，HS和LS FET均關(guān)閉。

電流監(jiān)控可在500毫安到5安的范圍內(nèi)進(jìn)行配置。VPROPI引腳輸出的模擬電流與流經(jīng)H橋的電流成比例。VPROPI源于通過任一高側(cè)fet的電流。因此，當(dāng)在快速衰減模式或低側(cè)慢衰減模式下運(yùn)行時(shí)，VPROPI并不代表H橋電流。

集成在DRV8850中的LDO調(diào)節(jié)器通常用于為低功耗微控制器提供電源電壓。使用外部電阻器，輸出電壓可從1.6 V調(diào)節(jié)至VCC–VLDO。LDOEN引腳用于啟用或禁用LDO調(diào)節(jié)器；禁用時(shí)，輸出關(guān)閉，LDO調(diào)節(jié)器進(jìn)入非常低的功率狀態(tài)。

功能框圖

特性描述

表1列出了外部組件。

電力主管

LDO調(diào)節(jié)器可以獨(dú)立于nSLEEP引腳激活。這種獨(dú)立性允許微控制器或其他設(shè)備由LDO電壓調(diào)節(jié)器供電，同時(shí)保持DRV8850設(shè)備進(jìn)入睡眠模式的能力。

由于這個(gè)功能，nSLEEP和LDOEN都必須降低邏輯，以最小化睡眠模式下的功耗。如果LDO調(diào)節(jié)器在休眠模式下保持激活狀態(tài)，則會(huì)從電源中提取IVCQ2的靜態(tài)電流（通常為50μa加上通過外部反饋電阻器的電流）。

表2列出了DRV8850設(shè)備的操作模式邏輯。

橋梁控制

相應(yīng)的輸入引腳控制DRV8850設(shè)備中的單個(gè)fet。不允許直通（HS和LS FET同時(shí)打開的情況）；在這種輸入條件下，HS和LS FET都將關(guān)閉。

表3列出了DRV8850設(shè)備的邏輯。

電流感應(yīng)–VPROPI

VPROPI引腳輸出一個(gè)與H橋中的電流成比例的模擬電流。輸出電流通常是兩個(gè)高邊f(xié)et電流的1/2000。VPROPI源于通過任一高側(cè)fet的電流。因此，當(dāng)在快速衰減模式或低側(cè)慢衰減模式下運(yùn)行時(shí)，VPROPI并不代表H橋電流。VPROPI表示正向驅(qū)動(dòng)、反向驅(qū)動(dòng)和高壓側(cè)慢衰減下的H橋電流。在高側(cè)場效應(yīng)晶體管接通后，VPROPI輸出延遲約2μs，并且達(dá)到大約VCC（包括HSon上的除硅）。選擇外部電阻器，使VPROPI上的電壓小于（VCC–1 V），因此電阻器的尺寸必須小于：

其中IOUT是要監(jiān)視的最大驅(qū)動(dòng)電流；

假設(shè)外部電阻滿足方程式1，則可監(jiān)測的電流范圍為500 mA至5 A。

當(dāng)使用獨(dú)立半橋作為高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)器時(shí)，VPROPI在慢衰減期間不輸出電流測量值。在典型運(yùn)行期間，VPROPI表示流向連接到OUT1和OUT2的負(fù)載的總電流。

VPROPI作為低端驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)時(shí)是不起作用的。

回轉(zhuǎn)率控制

輸出的上升和下降時(shí)間（tR和tF）可以通過從SR引腳連接到地的外部電阻器的值來調(diào)整。輸出轉(zhuǎn)換率由DRV8850器件通過控制驅(qū)動(dòng)場效應(yīng)晶體管柵極的斜坡速率進(jìn)行內(nèi)部調(diào)整。

SR引腳上的典型電壓為0.6 V內(nèi)部驅(qū)動(dòng)。改變電阻值單調(diào)地將轉(zhuǎn)換率從大約100 ns增加到100μs。建議外部電阻器的值從GND到2.4 MΩ。如果SR引腳接地，則轉(zhuǎn)換率為100納秒。

死區(qū)時(shí)間

死區(qū)時(shí)間（tDEAD）是指在關(guān)閉一個(gè)H橋fet和打開另一個(gè)fet之間OUTx處于Hi-Z的時(shí)間。例如，在關(guān)斷高邊場效應(yīng)晶體管和打開低邊場效應(yīng)晶體管之間，輸出是Hi-Z。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流離開引腳時(shí)，觀察到輸出下降到一個(gè)二極管下降到地面以下。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)入引腳時(shí)，可以觀察到輸出上升到VCC以上的一個(gè)二極管壓降。

DRV8850的模擬死區(qū)時(shí)間約為100納秒。除此模擬死區(qū)時(shí)間外，當(dāng)FET柵極電壓小于閾值電壓時(shí)，輸出為Hi-Z。總死區(qū)時(shí)間取決于SR電阻的設(shè)置，因?yàn)镕ET柵極斜坡的一部分包括可觀測的死區(qū)時(shí)間。

傳播延遲

傳播延遲時(shí)間（tDELAY）被測量為輸入邊到輸出改變之間的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間由兩部分組成：輸入除冰器和輸出回轉(zhuǎn)延遲。輸入除霧器防止輸入引腳上的噪聲影響輸出狀態(tài)。

輸出轉(zhuǎn)換率也有助于延遲時(shí)間。為了使輸出在典型操作期間改變狀態(tài)，首先必須關(guān)閉一個(gè)FET。根據(jù)SR電阻的選擇，F(xiàn)ET柵極向下傾斜，當(dāng)FET柵極下降到閾值電壓以下時(shí)，觀察到的傳輸延遲結(jié)束。

電源和輸入引腳

內(nèi)部電荷泵產(chǎn)生的電壓大于用于驅(qū)動(dòng)內(nèi)部N溝道功率mosfet的VCC。電荷泵在VCP和VCC引腳之間需要一個(gè)電容器。TI建議用0.1-μF和10-μF陶瓷電容器繞過VCC接地，盡可能靠近IC。每個(gè)輸入引腳都有一個(gè)接地的弱下拉電阻（有關(guān)更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱電氣特性）。

在沒有移除VCC電源的情況下，輸入引腳的電壓不應(yīng)超過0.6 V。

LDO調(diào)壓器

LDO調(diào)節(jié)器集成在DRV8850設(shè)備中。LDO調(diào)節(jié)器通常用于為低功耗微控制器提供電源電壓。為了正常工作，使用陶瓷電容器將LDOOUT引腳旁路到GND。該成分的建議值為2.2μF。

兩個(gè)外部電阻器通過在LDOOUT和LDOFB之間創(chuàng)建分壓器來設(shè)置LDO電壓（VLDO）。LDO輸出電壓可由以下公式得出：

其中：

•R1位于LDOOUT和LDOFB之間

•R2在LDOFB和GND之間

使用外部電阻器，輸出電壓可從1.6 V調(diào)節(jié)至VCC–VLDO。LDOEN引腳用于啟用或禁用LDO調(diào)節(jié)器；禁用時(shí)，輸出關(guān)閉，LDO調(diào)節(jié)器進(jìn)入低功率狀態(tài)。

當(dāng)LDO電流負(fù)載超過ICL時(shí)，LDO穩(wěn)壓器的行為類似于恒流源。當(dāng)電流大于ICL時(shí)，LDO輸出電壓顯著下降。

保護(hù)電路

DRV8850設(shè)備具有防欠壓、過壓、過流和過熱事件的保護(hù)。

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tOCP，則H橋中的所有FET將被禁用。大約經(jīng)過一段距離后，橋自動(dòng)重新啟用。

高壓側(cè)和低壓側(cè)裝置上的過電流情況，即對(duì)地短路、電源短路或電機(jī)繞組短路，都會(huì)導(dǎo)致過電流停機(jī)。

熱關(guān)機(jī)（TSD）

如果模具溫度超過tTSD，H橋中的所有FET都將被禁用。一旦模具溫度降至tTSD–tHYS以下，H橋?qū)⒆詣?dòng)重新啟用。

欠壓鎖定（UVLO）

如果在任何時(shí)候VCC引腳上的電壓降到低于欠壓鎖定閾值電壓，裝置中的所有電路都將被禁用，內(nèi)部邏輯復(fù)位。當(dāng)VCC上升到高于UVLO閾值時(shí)，操作恢復(fù)。

過壓閉鎖（OVLO）

如果在任何時(shí)候VCC引腳上的電壓上升到VOVLO以上，輸出FET將被禁用（輸出為高Z）。當(dāng)VCC低于VOVLO時(shí)，操作恢復(fù)。

注意安全

VCC必須保持低于設(shè)備的絕對(duì)最大額定值，否則可能會(huì)損壞設(shè)備。

設(shè)備功能模式

DRV8850內(nèi)部邏輯和電荷泵正在運(yùn)行，除非nSLEEP被拉低。LDO調(diào)節(jié)器可以獨(dú)立于nSLEEP引腳激活。這種獨(dú)立性允許微控制器或其他設(shè)備由LDO調(diào)節(jié)器供電，同時(shí)保持將DRV8850置于休眠模式的能力。

如果LDOEN和nSLEEP的邏輯都很低，那么設(shè)備將在睡眠模式下最小化電流消耗。當(dāng)LDO調(diào)節(jié)器在休眠模式下保持激活狀態(tài)時(shí)，會(huì)從電源中提取靜態(tài)電流（通常為50μa加上通過外部反饋電阻器的電流）。

器件內(nèi)的每個(gè)FET都由DRV8850上的相應(yīng)輸入引腳控制。不允許同時(shí)開啟HS和LS FET的情況。在此輸入條件下，HS和LS FET均關(guān)閉。

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(qǐng)信息

DRV8850可用于驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。

典型應(yīng)用

設(shè)計(jì)要求

表4列出了該設(shè)計(jì)示例的參數(shù)。

詳細(xì)設(shè)計(jì)程序

電機(jī)電壓

使用的電機(jī)電壓取決于所選電機(jī)的額定值和所需的轉(zhuǎn)速。更高的電壓使刷直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度更快，同樣的脈寬調(diào)制占空比應(yīng)用于功率場效應(yīng)晶體管。更高的電壓也會(huì)增加通過感應(yīng)電動(dòng)機(jī)繞組的電流變化率。

驅(qū)動(dòng)電流

電流路徑是通過高側(cè)源DMOS電源驅(qū)動(dòng)器，電機(jī)繞組，和低側(cè)下沉DMOS電源驅(qū)動(dòng)器。在一個(gè)源和匯DMOS功率驅(qū)動(dòng)器中的功耗損耗如下式所示。

在標(biāo)準(zhǔn)FR-4 PCB上，DRV8850在25°C下的電流測量值為5-A。最大均方根電流根據(jù)PCB設(shè)計(jì)和環(huán)境溫度而變化。

應(yīng)用曲線

電源建議

本體電容

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(huì)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(duì)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(jí)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)高于工作電壓，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

•大容量電容器的放置應(yīng)盡量減少通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的高電流路徑的距離。連接金屬跡線寬度應(yīng)盡可能寬，連接PCB層時(shí)應(yīng)使用多個(gè)過孔。這些做法使電感最小化，并允許大容量電容器輸送高電流。

•小值電容器應(yīng)為陶瓷，并放置在靠近器件引腳的位置。

•高電流設(shè)備輸出應(yīng)使用寬金屬跡線。

•設(shè)備熱墊應(yīng)焊接到PCB頂層接地板上。應(yīng)使用多個(gè)通孔連接到大型底層地平面。使用大金屬平面和多個(gè)通孔有助于消散器件中產(chǎn)生的I2×RDS（on）熱。

布局示例

熱注意事項(xiàng)

DRV8850設(shè)備具有熱關(guān)機(jī)（TSD）部分所述的熱關(guān)機(jī)（TSD）。如果模具溫度超過大約tTSD，設(shè)備將被禁用，直到溫度降至安全水平。

設(shè)備進(jìn)入熱停堆的任何趨勢都表明功耗過大、散熱不足或環(huán)境溫度過高。

功耗

DRV8850器件的功耗是電機(jī)驅(qū)動(dòng)器功耗和LDO調(diào)壓器功耗的總和。

LDO耗散可以簡單地用（VIN–VOUT）×IOUT計(jì)算。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的功耗由輸出FET電阻（RDS（ON）中消耗的功率控制。功耗可通過以下方式估算：

其中：

•PTOT是總功耗

•RDS（ON）是每個(gè)FET的電阻

•IOUT（RMS）是被驅(qū)動(dòng)的RMS輸出電流

設(shè)備中可耗散的最大功率取決于環(huán)境溫度和散熱量。

注意RDS（ON）隨著溫度的升高而增加，因此當(dāng)設(shè)備加熱時(shí)，功耗也會(huì)增加。

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