特征

•4通道保護(hù)低側(cè)驅(qū)動(dòng)器

–四個(gè)帶過電流保護(hù)的NMOS FET

–集成電感鉗位二極管

•單極步進(jìn)電機(jī)的索引器/轉(zhuǎn)換器

–簡(jiǎn)單的步進(jìn)/方向接口

–三步模式（2相全步進(jìn)、1-2相半步進(jìn)、1相波驅(qū)動(dòng)）

•DW封裝：1.5-A（單通道開啟）/800毫安（四通道開啟）每個(gè)通道的最大驅(qū)動(dòng)電流（25°C時(shí)）

•PWP封裝：2-A（單通道開啟）/1-A（四通道開啟）每個(gè)通道的最大驅(qū)動(dòng)電流（25°C，適當(dāng)?shù)腜CB散熱）

•8.2-V至60-V工作電源電壓范圍

•熱增強(qiáng)表面貼裝組件

應(yīng)用

•游戲機(jī)

•通用單極步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

說明

DRV8805提供了驅(qū)動(dòng)單極步進(jìn)電機(jī)的集成解決方案。它包括四個(gè)低側(cè)驅(qū)動(dòng)器和過電流保護(hù)，并提供內(nèi)置二極管，以鉗制電機(jī)繞組產(chǎn)生的關(guān)斷瞬態(tài)。

索引器邏輯控制單極步進(jìn)電機(jī)使用一個(gè)簡(jiǎn)單的步進(jìn)/方向接口也集成。支持三種步進(jìn)模式：2相（全步進(jìn)）、1-2相（半步進(jìn)）和1相（波驅(qū)動(dòng)）。

在SOIC（DW）封裝中，DRV8805可在25°C下為每個(gè)通道提供高達(dá)1.5-A（一個(gè)通道打開）或800毫安（所有通道打開）的連續(xù)輸出電流。在HTSSOP（PWP）封裝中，它可以在25°C的溫度下為每個(gè)通道提供高達(dá)2-A（一個(gè)通道打開）或1-A（四個(gè)通道打開）的連續(xù)輸出電流，且PCB適當(dāng)散熱。

提供過電流保護(hù)、短路保護(hù)、欠壓閉鎖和過熱的內(nèi)部關(guān)機(jī)功能，故障由故障輸出引腳指示。

DRV8805有20針熱增強(qiáng)型SOIC封裝和16針HTSSOP封裝（環(huán)保型：RoHS&no 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(jiǎn)化示意圖

典型特征

詳細(xì)說明

概述

DRV8805是一個(gè)集成的4通道單極步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，具有步進(jìn)/方向接口，可控制低端驅(qū)動(dòng)器輸出，并允許簡(jiǎn)單的控制方案。四個(gè)低側(cè)驅(qū)動(dòng)器輸出包括四個(gè)N通道MOSFET，其典型的RDS（on）為500 mΩ。一個(gè)單獨(dú)的電機(jī)電源輸入VM用作設(shè)備電源，并在內(nèi)部進(jìn)行調(diào)節(jié)，為低壓側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器供電。通過使nENBL引腳邏輯高，可以禁用設(shè)備輸出。該裝置有幾個(gè)安全功能，包括集成過電流保護(hù)，將電機(jī)電流限制在固定的最大值，超過該值設(shè)備將關(guān)閉。熱關(guān)機(jī)保護(hù)使設(shè)備能夠在模具溫度超過TTSD限制時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)，并在模具達(dá)到安全溫度后重新啟動(dòng)。如果VM低于欠壓鎖定閾值，UVLO保護(hù)將禁用設(shè)備中的所有電路。

功能框圖

特性描述

輸出驅(qū)動(dòng)器

DRV8805包含四個(gè)受保護(hù)的低端驅(qū)動(dòng)器。每個(gè)輸出端都有一個(gè)集成的箝位二極管，連接到一個(gè)公共引腳VCLAMP。

VCLAMP可以連接到主電源電壓VM。它也可以連接到齊納或TVS二極管到VM，允許開關(guān)電壓超過主電源電壓VM。當(dāng)驅(qū)動(dòng)需要快速電流衰減的負(fù)載時(shí)，這種連接是有益的，例如單極步進(jìn)電機(jī)。

在所有情況下，輸出電壓不得超過最大輸出電壓規(guī)格。

索引器操作

DRV8805集成了一個(gè)索引器，允許通過簡(jiǎn)單的步進(jìn)和方向接口進(jìn)行電機(jī)控制。邏輯上，索引器如圖6所示。

啟動(dòng)和復(fù)位操作

nENBL引腳啟用或禁用輸出驅(qū)動(dòng)器。nENBL必須較低才能啟用輸出。nENBL不影響串行接口邏輯的操作。注意，nENBL有一個(gè)內(nèi)部下拉列表。

當(dāng)驅(qū)動(dòng)高電平時(shí)，復(fù)位引腳復(fù)位內(nèi)部邏輯。索引器重置為主狀態(tài)。當(dāng)復(fù)位激活時(shí)，所有輸入被忽略。注意RESET有一個(gè)內(nèi)部下拉菜單。還提供了內(nèi)部加電復(fù)位，因此不需要在通電時(shí)驅(qū)動(dòng)復(fù)位。

保護(hù)電路

DRV8805具有充分的保護(hù)，可防止欠壓、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。如果該模擬電流限值持續(xù)時(shí)間超過tOCP除泥時(shí)間（約3.5μs），驅(qū)動(dòng)器將被禁用，nFAULT引腳將被驅(qū)動(dòng)至低電平。駕駛員將在重試時(shí)間（約1.2毫秒）內(nèi)保持禁用狀態(tài)，然后故障將自動(dòng)清除。如果激活重置引腳或移除VM并重新應(yīng)用，故障將立即清除。

熱關(guān)機(jī)（TSD）

如果模具溫度超過安全限值，所有輸出FET將被禁用，并且nFAULT引腳將被驅(qū)動(dòng)低。步驟輸入將被忽略。一旦模具溫度降至安全水平，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)。

設(shè)備功能模式

步進(jìn)模式

SM0和SM1引腳選擇轉(zhuǎn)換器的步進(jìn)模式，如表1所示。

在所有模式下，在故障條件下，階躍輸入將被忽略。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱。保護(hù)電路輸出順序如表2、表3和表4所示。

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(cè)試其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，以確認(rèn)系統(tǒng)功能。

申請(qǐng)信息

DRV8805可用于驅(qū)動(dòng)單極步進(jìn)電機(jī)。

典型應(yīng)用

設(shè)計(jì)要求

表5列出了該設(shè)計(jì)示例的設(shè)計(jì)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)矩。更高的電壓縮短了步進(jìn)電機(jī)線圈中的電流上升時(shí)間，允許電機(jī)產(chǎn)生更大的平均轉(zhuǎn)矩。使用更高的電壓也可以使電機(jī)以比較低電壓更快的速度運(yùn)行。

驅(qū)動(dòng)電流

電流路徑是從電源VM開始，通過感應(yīng)繞組負(fù)載，和低側(cè)下沉NMOS功率FET。單溝NMOS功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管的功率損耗如下式所示。

在標(biāo)準(zhǔn)FR-4 PCB上，DRV8805已被測(cè)量為1.5-A單通道或800毫安四通道（DW封裝）和2-A單通道或1-A四通道（PWP封裝）。最大均方根電流將根據(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(cè)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)裝置的大電流路徑的距離。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，并靠近器件引腳放置。

•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)

DRV8805具有熱關(guān)機(jī)（TSD）中所述的熱關(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(shì)都表明功率消耗過大、散熱不足或環(huán)境溫度過高。

功耗

DRV8805的功耗主要由輸出場(chǎng)效應(yīng)管電阻（RDS（ON））消耗的功率控制。當(dāng)運(yùn)行一個(gè)靜態(tài)負(fù)載時(shí)，每個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的平均功耗可以用方程式2粗略估計(jì)。

其中：

•P是一個(gè)FET的功耗

•RDS（ON）是每個(gè)FET的電阻

•IOUT等于負(fù)載所消耗的平均電流

注意，在啟動(dòng)和故障條件下，該電流遠(yuǎn)高于正常運(yùn)行電流；還必須考慮這些峰值電流及其持續(xù)時(shí)間。當(dāng)同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)負(fù)載時(shí)，所有有效輸出級(jí)的功率必須相加。

裝置中可消耗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。在確定散熱器尺寸時(shí)，必須考慮到這一點(diǎn)。

散熱

DRV8805DW封裝采用標(biāo)準(zhǔn)SOIC外形，但中心引腳內(nèi)部熔合在芯片墊上，以更有效地去除設(shè)備中的熱量。封裝每側(cè)的兩個(gè)中心引線應(yīng)連接在一起，以盡可能大的銅面積，以消除設(shè)備的熱量。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。

drv8805ppp包使用HTSSOP包和暴露的PowerPAD™. 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。

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