德州儀器DRV8837 12V直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片詳細(xì)介紹

概述
德州儀器（Texas Instruments, TI）的DRV8837是一款用于驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的芯片，廣泛應(yīng)用于各種小型電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，如機(jī)器人、玩具、電動(dòng)工具等。DRV8837支持12V電源工作，適用于需要低功耗、高效驅(qū)動(dòng)的小型直流電機(jī)。它不僅具備多種保護(hù)功能，還具有良好的電源管理能力，為用戶提供了一個(gè)高效、穩(wěn)定且可靠的電機(jī)控制方案。

一、DRV8837芯片的基本特性

DRV8837是一款具有H橋結(jié)構(gòu)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，支持雙向電機(jī)控制。其核心特性包括：

1. 支持電源電壓范圍：支持3V至10.8V的工作電壓，可以為小型直流電機(jī)提供所需的驅(qū)動(dòng)電壓，同時(shí)也保證了低功耗工作特性。

2. 驅(qū)動(dòng)能力：最大輸出電流為1.5A（在熱管理良好的情況下），適合驅(qū)動(dòng)小型到中型直流電機(jī)。

3. 低功耗特性：芯片在待機(jī)模式下功耗非常低，有助于延長(zhǎng)電池使用壽命。即使在運(yùn)行時(shí)，芯片也能有效管理電流消耗，降低系統(tǒng)功耗。

4. 集成保護(hù)功能：DRV8837內(nèi)置過(guò)溫保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)以及欠壓鎖定（UVLO）保護(hù)，能夠有效避免電機(jī)驅(qū)動(dòng)過(guò)程中可能出現(xiàn)的異常情況。

5. 內(nèi)置H橋驅(qū)動(dòng)電路：DRV8837通過(guò)內(nèi)置的H橋電路來(lái)實(shí)現(xiàn)雙向電機(jī)控制，并且支持PWM調(diào)速控制，使得電機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)、高效。

二、DRV8837的工作原理

DRV8837采用了經(jīng)典的H橋結(jié)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。H橋是一種四開(kāi)關(guān)電路，能夠通過(guò)調(diào)整開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)以及停止。

1. 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路：DRV8837通過(guò)兩個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)通道控制直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。每個(gè)半橋由兩個(gè)MOSFET（場(chǎng)效應(yīng)晶體管）組成，通過(guò)切換這些MOSFET的導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)，調(diào)整電流方向，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。

2. PWM調(diào)速：芯片支持PWM（脈寬調(diào)制）控制，可以通過(guò)調(diào)整PWM信號(hào)的占空比來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。較高的占空比會(huì)使電機(jī)轉(zhuǎn)速加快，而較低的占空比則會(huì)降低電機(jī)轉(zhuǎn)速。

3. 電流保護(hù)：當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)過(guò)載或卡滯的情況時(shí)，DRV8837會(huì)自動(dòng)通過(guò)過(guò)電流保護(hù)機(jī)制將電流限制在安全范圍內(nèi)，避免芯片和電機(jī)因電流過(guò)大而損壞。

4. 過(guò)溫保護(hù)：芯片內(nèi)置溫度傳感器，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控溫度。一旦工作溫度超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，DRV8837會(huì)自動(dòng)進(jìn)入保護(hù)模式，關(guān)閉輸出，防止過(guò)熱。

三、DRV8837的主要功能與特點(diǎn)

1. 雙向電機(jī)控制
   DRV8837具有雙向電機(jī)控制功能，能夠通過(guò)改變電流方向來(lái)使直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)操作。通過(guò)內(nèi)置H橋結(jié)構(gòu)，芯片可以在電機(jī)的兩個(gè)引腳之間切換電流方向，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向。

2. PWM調(diào)速支持
   PWM控制可以精確地調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。通過(guò)輸入不同頻率和占空比的PWM信號(hào)，用戶可以調(diào)整電機(jī)的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。對(duì)于需要高精度調(diào)速的應(yīng)用場(chǎng)景，PWM調(diào)速是非常有效且常用的控制方式。

3. 過(guò)流保護(hù)
   DRV8837內(nèi)置過(guò)電流保護(hù)功能，當(dāng)電機(jī)工作過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)載情況，驅(qū)動(dòng)芯片會(huì)自動(dòng)限制輸出電流，防止損壞電機(jī)或驅(qū)動(dòng)芯片。過(guò)流保護(hù)能夠保證系統(tǒng)在惡劣工作環(huán)境下的穩(wěn)定性。

4. 欠壓鎖定（UVLO）功能
   欠壓鎖定是DRV8837的一項(xiàng)重要保護(hù)功能。若輸入電源電壓低于芯片的工作電壓范圍，芯片會(huì)自動(dòng)停止工作，防止電機(jī)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)或發(fā)生其他不可預(yù)見(jiàn)的故障。

5. 過(guò)溫保護(hù)
   芯片具備過(guò)溫保護(hù)功能，當(dāng)芯片的工作溫度達(dá)到預(yù)設(shè)的保護(hù)閾值時(shí)，會(huì)自動(dòng)切斷輸出，以避免因溫度過(guò)高導(dǎo)致芯片損壞。此功能對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷工作或高溫環(huán)境中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)尤為重要。

6. 低功耗設(shè)計(jì)
   作為一款低功耗電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，DRV8837在工作過(guò)程中表現(xiàn)出較低的待機(jī)功耗。當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有輸出或電機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，芯片會(huì)自動(dòng)進(jìn)入低功耗模式，進(jìn)一步節(jié)省電池電量，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

四、DRV8837的應(yīng)用場(chǎng)景

由于其高效、低功耗的特性，DRV8837廣泛應(yīng)用于多種需要精密控制電機(jī)的小型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。以下是一些常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景：

1. 機(jī)器人
   在機(jī)器人控制中，DRV8837常用于驅(qū)動(dòng)輪子或其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通過(guò)精確的PWM調(diào)速功能，機(jī)器人可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)速度，從而實(shí)現(xiàn)更精確的操作。

2. 玩具
   對(duì)于各種電動(dòng)玩具，DRV8837提供了一個(gè)理想的電機(jī)驅(qū)動(dòng)解決方案。它的低功耗特性尤其適合電池驅(qū)動(dòng)的玩具設(shè)備。

3. 自動(dòng)化設(shè)備
   在小型自動(dòng)化設(shè)備中，DRV8837被用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)，例如傳送帶、自動(dòng)門等設(shè)備。它能夠有效地驅(qū)動(dòng)這些設(shè)備的電機(jī)，并且保持系統(tǒng)高效運(yùn)行。

4. 電動(dòng)工具
   一些低功率電動(dòng)工具（如電動(dòng)螺絲刀、小型電動(dòng)扳手等）也會(huì)采用DRV8837芯片。它可以提供可靠的驅(qū)動(dòng)性能，并且有效管理功耗，延長(zhǎng)電池使用時(shí)間。

5. 智能家居
   在智能家居領(lǐng)域，DRV8837可用于驅(qū)動(dòng)門窗自動(dòng)化裝置、窗簾、智能門鎖等。其精細(xì)的調(diào)速控制和低功耗特性，使其在家居自動(dòng)化中成為理想的電機(jī)驅(qū)動(dòng)解決方案。

五、DRV8837的封裝與引腳配置

DRV8837提供了多種封裝形式，其中最常見(jiàn)的是小型的HTSSOP-8封裝。該封裝尺寸小，適合在空間受限的應(yīng)用中使用。DRV8837的引腳配置如下：

1. VCC：供電引腳，接入正電源。

2. GND：地引腳，接入電源的負(fù)極。

3. IN1 和 IN2：輸入引腳，用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向及啟停。

4. PWM：PWM控制輸入引腳，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。

5. OUT1 和 OUT2：電機(jī)連接引腳，通過(guò)這兩個(gè)引腳輸出電流，驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

6. FAULT：故障指示引腳，用于監(jiān)測(cè)芯片的狀態(tài)。

六、DRV8837的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)

1. 高效能與低功耗
   DRV8837在低功耗方面表現(xiàn)出色，非常適合電池驅(qū)動(dòng)的設(shè)備。它的高效能可確保電池的長(zhǎng)時(shí)間使用，而不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生過(guò)多的熱量。

2. 多重保護(hù)功能
   芯片內(nèi)置多種保護(hù)功能（過(guò)電流、過(guò)溫、欠壓鎖定等），確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，在出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)采取保護(hù)措施。

3. 小型化封裝
   DRV8837提供的封裝形式非常緊湊，適合空間受限的應(yīng)用，如智能設(shè)備、手持設(shè)備等。

4. 成本效益高
   作為一款低成本的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，DRV8837在滿足多種電機(jī)驅(qū)動(dòng)需求的同時(shí)，還能夠降低產(chǎn)品的整體成本，是許多中小型企業(yè)和研發(fā)人員的優(yōu)選方案。

七、總結(jié)

德州儀器的DRV8837是一款功能全面、性能優(yōu)越的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。它集成了多種保護(hù)功能，并且具有出色的低功耗設(shè)計(jì)，非常適用于需要高效電機(jī)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)景。無(wú)論是在機(jī)器人、玩具、自動(dòng)化設(shè)備，還是在智能家居、電動(dòng)工具等領(lǐng)域