一般談到電機(jī)，工程師們自然會想到工業(yè)應(yīng)用中的大型電機(jī),，但是其實隨著智能設(shè)備的普及,，在很多小型設(shè)備中小型電機(jī)也是無處不在，例如電動牙刷,、電子門鎖,、預(yù)付費(fèi)表（水表、氣表,、熱表）以及各式各樣的電動玩具,。不言而喻，這類應(yīng)用對尺寸,、功耗的要求是非?？量痰模虼穗姍C(jī)驅(qū)動器的好壞就有可能左右產(chǎn)品的成敗了,。
一直走在電機(jī)驅(qū)動器行業(yè)最前列的德州儀器(TI),，日前宣布推出業(yè)界最小型1.8 A 有刷直流電機(jī)驅(qū)動器DRV8837，進(jìn)一步壯大其不斷發(fā)展的低電壓DRV8x 電機(jī)驅(qū)動器產(chǎn)品陣營,。TI中國市場推廣經(jīng)理李志林向記者介紹了這款芯片以及TI DRV8x 電機(jī)驅(qū)動器產(chǎn)品陣營的相關(guān)情況,。
圖1TI中國市場推廣經(jīng)理李志林
DRV8837的內(nèi)部架構(gòu)圖如圖2所示?？梢钥吹?，它有兩個電壓源，而且具有的寬泛工作電壓,，一個給芯片供電（VCC）,，電壓范圍為1.8 V~7 V；一個直接給電機(jī)供電（VM）,，電壓范圍為1.8 V~11 V,，其電流輸出能力為1.8A連續(xù)值/ 1.8A 峰值,，支持多達(dá)6 節(jié)堿性電池或2 節(jié)鋰離子電池組應(yīng)用。李志林經(jīng)理介紹到：“獨立設(shè)置的電源系統(tǒng)有助于提高整體系統(tǒng)的使用范圍,，可有效地防止由于電池電壓瞬間下降而引發(fā)的欠壓保護(hù)，有助于減少系統(tǒng)噪音和提高整體性能,。”我們也可以看到DRV8837有兩個輸出,，它既可以驅(qū)動一個馬達(dá)，也可以同時驅(qū)動兩個馬達(dá),，因為DRV8837支持每組半橋的獨立控制,。設(shè)計時，采用低功耗的MCU（如TI的MSP430）控制PWM1,、PWM2及nSLEEP接口,，就可以完成對電機(jī)的控制。
圖2 DRV8837的內(nèi)部架構(gòu)圖
與現(xiàn)有器件相比,，DRV8837的MOSFET體電阻RDS(ON)僅為280 mΩ,，降低了50%，提高散熱性能和電池使用壽命,。在極端情況下,，即馬達(dá)驅(qū)動電壓為8.5V，占空比為75%,，馬達(dá)電流為1.8A時,，它的平均封裝溫度為70℃。DRV8837支持睡眠操作模式（nSLEEP引腳）,，睡眠電流僅為35 nA,，降低了75%，可有效地延長電池使用壽命,。微小型2 mm ×2 mmWSON 封裝支持更小,、更時尚的設(shè)計，從圖3的對比圖就可以看到它到底有多小了,。它還集成了各種高級的片上保護(hù),，如過流保護(hù)、過溫保護(hù),、貫通以及欠壓保護(hù),，可提高系統(tǒng)可靠性，降低設(shè)計復(fù)雜性,。此外,，DRV8837還具有剎車功能，因為PWM本身支持剎車功能,，它可以使馬達(dá)突然完全停下來,，而不是慢慢的停下來，可以在視頻中看到這個演示：http://forexkbc.com/video/show.aspx?id=876。
圖3 尺寸對比
評估板
DRV8837 評估板現(xiàn)已開始供貨,，其特性包括：板載速度,、睡眠及方向控制；支持便捷評估/ 上電的微型USB 連接,；板載MSP430 微控制器(MCU) 可全面評估DRV8837 的性能,，為使用外部MCU 提供更高的靈活性；重要控制及測試點的便捷訪問,。圖4和圖5分別為電子門鎖系統(tǒng)架構(gòu)圖（MSP430FR5739 + DRV8837）和氣表系統(tǒng)架構(gòu)圖（MSP430F5438A + DRV8837）,可見超低功耗MCU與低功耗馬達(dá)驅(qū)動能實現(xiàn)更低的系統(tǒng)功耗和更小的系統(tǒng)面積,。
圖4 電子門鎖系統(tǒng)架構(gòu)圖（MSP430FR5739 + DRV8837）
圖5 氣表系統(tǒng)架構(gòu)圖（MSP430F5438A + DRV8837）
DRV8x系列特點及發(fā)展方向
DRV8x系列的產(chǎn)品特點和發(fā)展方向是什么樣的呢？李經(jīng)理簡單明了地進(jìn)行了闡述,。整個DRV8x驅(qū)動馬達(dá)芯片的驅(qū)動能力最高可達(dá)60V/60A,，將其應(yīng)用在大型步進(jìn)電機(jī)、有刷電機(jī)是非常不錯的,。步進(jìn)馬達(dá)方案電壓從1.8 V到60 V,，電流高至12 A。在傳統(tǒng)的馬達(dá)驅(qū)動方案中,，客戶往往需要一個性能很好的MCU,，但現(xiàn)在把索引表放在驅(qū)動中，這樣對MCU的要求會少很多,，這是一個發(fā)展方向,，即盡量把外設(shè)所需的功能集成進(jìn)去。另外,，我們把預(yù)驅(qū)動前級電路和內(nèi)置功率MOS的驅(qū)動電路集成進(jìn)去,，客戶只要再加上MOS 驅(qū)動和MCU就可以驅(qū)動馬達(dá)。
有刷直流馬達(dá)電壓從1.8 V到60 V,，最大電流達(dá)24 A,，內(nèi)置了沖擊電流保護(hù)，這是極其關(guān)鍵的,。因為每個馬達(dá)在開機(jī)的一瞬間可能會短路,，此時，沖擊電流就是電源電壓除以馬達(dá)兩端內(nèi)阻,，馬達(dá)內(nèi)阻一般都很低,，有的只有2Ω，因此沖擊電流的保護(hù)非常關(guān)鍵,，而競爭對手幾乎沒有這么去做,。此外，有刷直流馬達(dá)驅(qū)動也是把預(yù)驅(qū)動前級電路和內(nèi)置功率MOS的驅(qū)動電路集成進(jìn)來,。
目前整個馬達(dá)驅(qū)動行業(yè)都在向無刷馬達(dá)方向發(fā)展,。步進(jìn)馬達(dá)比較適合于做執(zhí)行機(jī)構(gòu),，而有刷馬達(dá)需要碳刷去換相，它的磨損會特別大,，壽命有限,，因此我們在相同體積內(nèi)部做得最多的是三相無刷電機(jī)。無刷直流馬達(dá)驅(qū)動的效率和控制精度都非常高,，當(dāng)然它對芯片以及MCU資源控制要求也是最高的,。目前其電壓范圍為8 V~60 V，電流最高達(dá)13 A,，內(nèi)部集成電流采樣放大電路和降壓模塊以及預(yù)驅(qū)動前級電路和內(nèi)置功率MOS的驅(qū)動電路。
隨著人們對各種電機(jī)應(yīng)用的要求愈發(fā)苛刻,，相信DRV8x系列還有很大的發(fā)展空間,。