一、引言

DRV8837DSGR 是德州儀器（Texas Instruments）推出的一款高性能、低功耗的直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，廣泛應(yīng)用于便攜式設(shè)備、機(jī)器人、家用電器等領(lǐng)域。該芯片采用小型封裝，具有高集成度和出色的熱性能，適合在空間受限的應(yīng)用場(chǎng)景中使用。

二、主要特性

DRV8837DSGR 支持寬電壓輸入范圍，通常為 2V 至 11V，能夠驅(qū)動(dòng)多種類型的電機(jī)。其輸出電流能力強(qiáng)，最大持續(xù)輸出電流可達(dá) 1.8A，峰值電流更高，適合驅(qū)動(dòng)高負(fù)載的電機(jī)。芯片內(nèi)置多種保護(hù)功能，如過流保護(hù)、過熱保護(hù)、欠壓鎖定等，確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。此外，DRV8837DSGR 采用先進(jìn)的工藝技術(shù)，具有低導(dǎo)通電阻和高效率的特點(diǎn)，有助于降低系統(tǒng)功耗和熱量。

三、引腳配置

DRV8837DSGR 采用 8 引腳 WSON 封裝，具體引腳功能如下：

1. IN1：控制輸入引腳，用于控制 H 橋的一個(gè)輸入端。

2. IN2：控制輸入引腳，用于控制 H 橋的另一個(gè)輸入端。

3. OUT1：輸出引腳，連接電機(jī)的一端。

4. OUT2：輸出引腳，連接電機(jī)的另一端。

5. VCC：電源輸入引腳，連接電源正極。

6. GND：地引腳，連接電源負(fù)極。

7. nSLEEP：休眠控制引腳，用于控制芯片的休眠狀態(tài)。

8. NC：無連接引腳，可懸空處理。

四、功能描述

DRV8837DSGR 內(nèi)部集成了一個(gè)全橋驅(qū)動(dòng)器，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)和停止等功能。通過控制 IN1 和 IN2 的電平狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)不同的工作模式。例如，當(dāng) IN1 為高電平，IN2 為低電平時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng) IN1 為低電平，IN2 為高電平時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng) IN1 和 IN2 都為高電平時(shí)，電機(jī)制動(dòng)；當(dāng) IN1 和 IN2 都為低電平時(shí)，電機(jī)停止。nSLEEP 引腳用于控制芯片的休眠狀態(tài)，當(dāng)該引腳為低電平時(shí)，芯片進(jìn)入低功耗休眠模式，減少能耗。

五、電氣特性

DRV8837DSGR 的電氣特性如下：

• 工作電壓范圍：2V 至 11V

• 輸出電流能力：最大持續(xù)輸出電流為 1.8A，峰值電流更高

• 輸入電壓高電平閾值：最小 2V，最大 11V

• 輸入電壓低電平閾值：最小 0V，最大 0.8V

• 休眠電流：典型值為 0.1μA，最大值為 1μA

• 工作溫度范圍：-40°C 至 85°C

六、保護(hù)功能

DRV8837DSGR 內(nèi)置多種保護(hù)功能，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行：

• 過流保護(hù)：當(dāng)輸出電流超過設(shè)定閾值時(shí)，芯片會(huì)限制輸出電流，防止電機(jī)或芯片損壞。

• 過熱保護(hù)：當(dāng)芯片溫度超過安全范圍時(shí)，芯片會(huì)自動(dòng)關(guān)閉輸出，待溫度恢復(fù)正常后自動(dòng)恢復(fù)工作。

• 欠壓鎖定：當(dāng)電源電壓低于設(shè)定閾值時(shí)，芯片會(huì)關(guān)閉輸出，防止電機(jī)在低電壓下運(yùn)行，導(dǎo)致性能下降或損壞。

• 短路保護(hù)：當(dāng)輸出端發(fā)生短路時(shí)，芯片會(huì)立即關(guān)閉輸出，防止電流過大造成損壞。

七、應(yīng)用電路

DRV8837DSGR 的典型應(yīng)用電路如下：

• 電源部分：VCC 引腳連接電源正極，GND 引腳連接電源負(fù)極，確保電源電壓在 2V 至 11V 范圍內(nèi)。

• 控制部分：IN1 和 IN2 引腳連接到微控制器的 GPIO 引腳，通過控制其電平狀態(tài)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)和停止。

• 輸出部分：OUT1 和 OUT2 引腳連接到電機(jī)的兩端，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。

• 休眠控制：nSLEEP 引腳連接到微控制器的 GPIO 引腳，通過控制其電平狀態(tài)實(shí)現(xiàn)芯片的休眠和喚醒。

八、封裝信息

DRV8837DSGR 采用 8 引腳 WSON 封裝，封裝尺寸小，適合在空間受限的應(yīng)用場(chǎng)景中使用。封裝底部帶有散熱焊盤，有助于提高散熱性能，降低芯片溫度，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。

九、應(yīng)用領(lǐng)域

DRV8837DSGR 廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

• 便攜式設(shè)備：如手機(jī)、平板電腦、數(shù)碼相機(jī)等，需要驅(qū)動(dòng)小型電機(jī)的設(shè)備。

• 家用電器：如電動(dòng)牙刷、電動(dòng)剃須刀、電動(dòng)窗簾等，需要驅(qū)動(dòng)小型電機(jī)的家電產(chǎn)品。

• 機(jī)器人：如小型機(jī)器人、智能玩具等，需要驅(qū)動(dòng)小型電機(jī)的機(jī)器人產(chǎn)品。

• 工業(yè)控制：如自動(dòng)化設(shè)備、儀器儀表等，需要驅(qū)動(dòng)小型電機(jī)的工業(yè)控制系統(tǒng)。

十、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

在使用 DRV8837DSGR 設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要注意以下事項(xiàng)：

• 電源電壓：確保電源電壓在 2V 至 11V 范圍內(nèi)，避免電壓過高或過低導(dǎo)致芯片損壞或性能下降。

• 控制信號(hào)：確保 IN1 和 IN2 的電平狀態(tài)符合芯片的輸入電壓要求，避免輸入電壓超過芯片的最大輸入電壓。

• 散熱設(shè)計(jì)：由于芯片在工作過程中會(huì)產(chǎn)生熱量，需要合理設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)，確保芯片溫度在安全范圍內(nèi)。

• PCB 布局：合理布局 PCB，確保電源和地線的寬度足夠，減少電源噪聲和電磁干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

• 保護(hù)電路：在電源輸入端和輸出端添加適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)電路，如 TVS 管、電容、電感等，提高系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性。

十一、性能優(yōu)勢(shì)

DRV8837DSGR 相較于其他電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，具有以下性能優(yōu)勢(shì)：

• 高集成度：集成了全橋驅(qū)動(dòng)器、保護(hù)電路和休眠控制等功能，無需外接復(fù)雜的外圍電路，降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度與BOM成本。芯片尺寸小，適用于高度集成的便攜式電子產(chǎn)品，在不犧牲性能的前提下節(jié)省寶貴的PCB空間。芯片導(dǎo)通電阻低（典型值約120mΩ），有效降低功耗，減少發(fā)熱，提高系統(tǒng)整體能效。同時(shí)，DRV8837DSGR 支持 PWM 控制，頻率范圍廣，可以靈活調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與力矩，滿足各種控制需求。內(nèi)部具有自動(dòng)休眠和喚醒機(jī)制，在不活動(dòng)時(shí)進(jìn)入低功耗狀態(tài)，大大降低系統(tǒng)靜態(tài)功耗，有利于電池供電設(shè)備延長續(xù)航時(shí)間。芯片具備工業(yè)級(jí)的溫度范圍和出色的電氣穩(wěn)定性，確保在惡劣環(huán)境下仍能可靠運(yùn)行。

十二、與其他型號(hào)對(duì)比

在德州儀器推出的 DRV88xx 系列電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片中，DRV8837DSGR 屬于小電流、低電壓的代表，適合輕載應(yīng)用。與其相比，DRV8835 提供雙通道輸出，適用于雙直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而 DRV8840、DRV8842 等型號(hào)則屬于高壓、大電流類別，適用于中大型電機(jī)系統(tǒng)。在功能方面，DRV8837DSGR 集成度高但配置簡(jiǎn)單，適合控制策略固定、成本敏感型的應(yīng)用。若用戶需要更復(fù)雜的功能，比如方向自動(dòng)偵測(cè)、軟啟動(dòng)、速度閉環(huán)控制等，可以考慮更高級(jí)別的芯片如 DRV8880 或 DRV10987。此外，DRV8837C 是其增強(qiáng)型升級(jí)版本，具有更好的 ESD 抗擾性能和封裝選項(xiàng)，也適用于功能更完善的新一代設(shè)計(jì)。

十三、典型工作波形說明

為了更直觀地理解 DRV8837DSGR 的工作狀態(tài)，我們可以觀察其控制輸入與輸出波形之間的關(guān)系。在正轉(zhuǎn)狀態(tài)下，當(dāng) IN1 保持高電平、IN2 保持低電平時(shí)，OUT1 輸出接近 VCC，OUT2 接近地電位，電流從 OUT1 流向 OUT2，驅(qū)動(dòng)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)。在反轉(zhuǎn)狀態(tài)下，IN1 低電平，IN2 高電平，電流方向反向，電機(jī)反轉(zhuǎn)。若兩輸入均為高電平，則兩輸出為低阻抗?fàn)顟B(tài)，產(chǎn)生電機(jī)制動(dòng)效果（快速停止）。若兩輸入均為低電平，電機(jī)兩端開路進(jìn)入自由停止?fàn)顟B(tài)。在 PWM 控制時(shí)，例如將 IN1 接固定高電平，IN2 接 PWM 信號(hào)，輸出為脈沖變化波形，輸出占空比與 PWM 信號(hào)一致，可用于調(diào)節(jié)電機(jī)平均電壓及轉(zhuǎn)速。

十四、軟硬件配合建議

在具體應(yīng)用中，為了實(shí)現(xiàn) DRV8837DSGR 的高效控制，需要軟件配合硬件進(jìn)行優(yōu)化。首先，在軟件端實(shí)現(xiàn) PWM 控制策略，通過 MCU 的定時(shí)器模塊輸出穩(wěn)定的 PWM 波形，并動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)占空比以滿足速度控制需求。其次，對(duì)于有啟動(dòng)沖擊或需要轉(zhuǎn)速平滑控制的系統(tǒng)，可以加入軟啟動(dòng)算法，在電機(jī)啟動(dòng)階段逐步提升 PWM 占空比，防止電流突變引起電壓跌落或系統(tǒng)震蕩。在硬件上，建議將輸入控制信號(hào)線加上上拉或下拉電阻，避免浮空狀態(tài)引起誤動(dòng)作。在輸出端加入續(xù)流二極管可提高抗感性沖擊能力。nSLEEP 管腳可以與 MCU 連接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)閑置時(shí)自動(dòng)降低功耗。

十五、實(shí)用應(yīng)用案例分析

以下是一些典型的實(shí)際應(yīng)用案例，可說明 DRV8837DSGR 的廣泛適用性。例如在智能電動(dòng)牙刷中，空間極其緊湊，要求驅(qū)動(dòng)器尺寸盡可能小且工作安靜，DRV8837DSGR 正好滿足其小封裝、高效率、低噪聲驅(qū)動(dòng)等需求。在自動(dòng)窗簾控制器中，使用該芯片可以輕松實(shí)現(xiàn)窗簾電機(jī)的開合邏輯，通過 MCU 控制其轉(zhuǎn)動(dòng)方向與行程限位，提供穩(wěn)定的家庭自動(dòng)化體驗(yàn)。在智能門鎖系統(tǒng)中，電機(jī)控制需要可靠并且不能耗高，DRV8837DSGR 的低待機(jī)功耗和優(yōu)異的保護(hù)機(jī)制使其成為理想的選擇。此外，在便攜式投影儀中，電動(dòng)聚焦馬達(dá)通過該芯片實(shí)現(xiàn)微調(diào)驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)功耗低而精度高，支持高端圖像調(diào)焦體驗(yàn)。

十六、測(cè)試與調(diào)試方法

為了確保設(shè)計(jì)成功并快速調(diào)試，推薦采取以下測(cè)試方法。首先在初始測(cè)試階段使用電阻負(fù)載替代電機(jī)，驗(yàn)證輸出電壓切換功能是否正常；隨后再接入真實(shí)負(fù)載測(cè)試其電流能力與波形。利用示波器監(jiān)測(cè) OUT1 與 OUT2 輸出波形，確認(rèn)電壓幅值與控制邏輯是否一致。對(duì)于 PWM 控制，測(cè)量其頻率與占空比是否滿足設(shè)定參數(shù)。測(cè)試芯片在不同負(fù)載下的溫升，評(píng)估散熱系統(tǒng)是否合適。引入故障模擬如短路、開路、過載等，驗(yàn)證芯片的保護(hù)功能是否可靠觸發(fā)并自動(dòng)恢復(fù)。調(diào)試時(shí)注意記錄 nSLEEP 控制邏輯是否正常切換工作狀態(tài)，可通過監(jiān)測(cè)其功耗或電流變化判斷是否進(jìn)入低功耗模式。

十七、封裝焊接與熱管理

WSON 封裝芯片需特別注意焊接工藝與散熱路徑設(shè)計(jì)。推薦使用回流焊工藝進(jìn)行焊接，焊盤設(shè)計(jì)需包括中央散熱焊盤，并將焊盤與大面積 GND 銅箔相連，通過熱通孔導(dǎo)熱至底層 PCB。焊盤下方應(yīng)填充足量焊膏以確保良好接觸和熱傳導(dǎo)。在實(shí)際應(yīng)用中可在芯片底部區(qū)域放置散熱片或與整機(jī)外殼接觸增強(qiáng)導(dǎo)熱。如條件允許，也可以設(shè)計(jì)外部散熱風(fēng)扇或鋁制散熱件以提升散熱效率。保證熱管理良好將顯著提高系統(tǒng)穩(wěn)定性與芯片使用壽命。

十八、市場(chǎng)趨勢(shì)與未來展望

隨著智能化、小型化趨勢(shì)的發(fā)展，DRV8837DSGR 這類低功耗、小尺寸、高性能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片將越來越受到市場(chǎng)青睞。便攜設(shè)備、智能家居、醫(yī)療電子、穿戴設(shè)備等領(lǐng)域?qū)o音、高效、可控的電機(jī)驅(qū)動(dòng)需求不斷上升。德州儀器也在不斷推出更高集成度、更智能控制功能的產(chǎn)品，如支持 I2C 通信的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、支持速度閉環(huán)與電流閉環(huán)控制的高端型號(hào)。未來可能集成 MCU 與驅(qū)動(dòng)器于一體的 SoC 化解決方案，為嵌入式控制帶來進(jìn)一步集成與功耗優(yōu)勢(shì)。

十九、資料獲取與開發(fā)資源

德州儀器官網(wǎng)提供 DRV8837DSGR 的完整數(shù)據(jù)手冊(cè)、參考設(shè)計(jì)、應(yīng)用筆記、評(píng)估板文件等豐富的開發(fā)資源。通過其 EVM 評(píng)估模塊可快速搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，結(jié)合 MSP430 或 Tiva 系列 MCU 實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制的快速驗(yàn)證。TI 提供的 WEBENCH 工具可用于在線計(jì)算器設(shè)計(jì)參數(shù)與熱管理評(píng)估，加速原型開發(fā)。工程師也可參考 TI E2E 技術(shù)社區(qū)中已解決的問題，獲取調(diào)試經(jīng)驗(yàn)與優(yōu)化建議。

二十、總結(jié)

DRV8837DSGR 是一款極具競(jìng)爭(zhēng)力的小型全橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，具備高集成度、低功耗、強(qiáng)驅(qū)動(dòng)、智能保護(hù)等諸多優(yōu)勢(shì)，適用于各類輕載電機(jī)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)景。其簡(jiǎn)單的控制接口與靈活的控制邏輯設(shè)計(jì)，使其在工業(yè)與消費(fèi)電子領(lǐng)域都擁有廣泛的應(yīng)用前景。通過合理設(shè)計(jì)與充分測(cè)試，可以最大程度發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高可靠性與高能效的電機(jī)控制解決方案。