ZHCSU34 November   2023 DRV8214

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 修订历史记录
  6. 5 器件比较
  7. 6 引脚配置和功能
  8. 7 规格
    1. 7.1 绝对最大额定值
    2. 7.2 ESD 等级
    3. 7.3 建议运行条件
    4. 7.4 热性能信息
    5. 7.5 电气特性
    6. 7.6 I2C 时序要求
    7. 7.7 时序图
    8. 7.8 典型工作特性
  9. 8 详细说明
    1. 8.1 概述
    2. 8.2 功能方框图
    3. 8.3 特性说明
      1. 8.3.1 外部元件
      2. 8.3.2 特性汇总
      3. 8.3.3 电桥控制
      4. 8.3.4 电流检测和调节 (IPROPI)
        1. 8.3.4.1 电流检测和电流镜增益选择
        2. 8.3.4.2 电流调节
          1. 8.3.4.2.1 固定关断时间电流调节
          2. 8.3.4.2.2 逐周期电流调节
      5. 8.3.5 失速检测
      6. 8.3.6 纹波计数
        1. 8.3.6.1 纹波计数参数
          1. 8.3.6.1.1  电机电阻倒数
          2. 8.3.6.1.2  电机电阻倒数范围
          3. 8.3.6.1.3  KMC 比例因子
          4. 8.3.6.1.4  KMC
          5. 8.3.6.1.5  滤波器阻尼常数
          6. 8.3.6.1.6  滤波器输入比例因子
          7. 8.3.6.1.7  纹波计数阈值
          8. 8.3.6.1.8  纹波计数阈值范围
          9. 8.3.6.1.9  T_MECH_FLT
          10. 8.3.6.1.10 VSNS_SEL
          11. 8.3.6.1.11 误差校正
            1. 8.3.6.1.11.1 EC_FALSE_PER
            2. 8.3.6.1.11.2 EC_MISS_PER
        2. 8.3.6.2 RC_OUT 输出
        3. 8.3.6.3 采用 nFAULT 进行纹波计数
      7. 8.3.7 电机电压和转速调节
        1. 8.3.7.1 内部电桥控制
        2. 8.3.7.2 设置速度/电压调节参数
          1. 8.3.7.2.1 速度和电压设置
          2. 8.3.7.2.2 速度比例因子
        3. 8.3.7.3 软启动和软停止
          1. 8.3.7.3.1 TINRUSH
      8. 8.3.8 保护电路
        1. 8.3.8.1 过流保护 (OCP)
        2. 8.3.8.2 热关断 (TSD)
        3. 8.3.8.3 VCC 欠压锁定 (UVLO)
        4. 8.3.8.4 过压保护 (OVP)
        5. 8.3.8.5 nFAULT 输出
    4. 8.4 器件功能模式
      1. 8.4.1 工作模式
      2. 8.4.2 低功耗睡眠模式
      3. 8.4.3 故障模式
    5. 8.5 编程
      1. 8.5.1 I2C 通信
        1. 8.5.1.1 I2C 写入
        2. 8.5.1.2 I2C 读取
    6. 8.6 寄存器映射
      1. 8.6.1 DRV8214_STATUS 寄存器
      2. 8.6.2 DRV8214_CONFIG 寄存器
      3. 8.6.3 DRV8214_CTRL 寄存器
  10. 9 应用和实施
    1. 9.1 应用信息
    2. 9.2 典型应用：有刷直流电机
      1. 9.2.1 设计要求
      2. 9.2.2 失速检测
        1. 9.2.2.1 应用描述
          1. 9.2.2.1.1 失速检测时序
          2. 9.2.2.1.2 硬件失速阈值选择
      3. 9.2.3 纹波计数应用
        1. 9.2.3.1 纹波计数参数调优
          1. 9.2.3.1.1 电阻参数
          2. 9.2.3.1.2 KMC 和 KMC_SCALE
            1. 9.2.3.1.2.1 案例 I
            2. 9.2.3.1.2.2 案例 II
              1. 9.2.3.1.2.2.1 方法 1：从头开始调优
                1. 9.2.3.1.2.2.1.1 KMC_SCALE 调优
                2. 9.2.3.1.2.2.1.2 KMC 调优
              2. 9.2.3.1.2.2.2 方法 2：使用比例因子
                1. 9.2.3.1.2.2.2.1 工作示例
          3. 9.2.3.1.3 高级参数
            1. 9.2.3.1.3.1 滤波器常数
              1. 9.2.3.1.3.1.1 FLT_GAIN_SEL
              2. 9.2.3.1.3.1.2 FLT_K
            2. 9.2.3.1.3.2 T_MECH_FLT
            3. 9.2.3.1.3.3 VSNS_SEL
            4. 9.2.3.1.3.4 附加的误差校正器参数
              1. 9.2.3.1.3.4.1 EC_FALSE_PER
              2. 9.2.3.1.3.4.2 EC_MISS_PER
      4. 9.2.4 电机电压
      5. 9.2.5 电机电流
      6. 9.2.6 应用曲线
  11. 10电源相关建议
    1. 10.1 大容量电容
  12. 11布局
    1. 11.1 布局指南
  13. 12机械、封装和可订购信息
    1. 12.1 卷带封装信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

8.6.3 DRV8214_CTRL 寄存器

表 8-47 列出了 DRV8214_CTRL 寄存器的存储器映射寄存器。表 8-47中未列出的所有寄存器偏移地址都应视为保留的存储单元，并且不应修改寄存器内容。

表 8-47 DRV8214_CTRL 寄存器
偏移缩写寄存器名称部分
EhREG_CTRL0调节控制寄存器 (1/3)。节 8.6.3.1
FhREG_CTRL1调节控制寄存器 (2/3)。节 8.6.3.2
10hREG_CTRL2调节控制寄存器 (3/3)。节 8.6.3.3
11hRC_CTRL0纹波计数控制寄存器 - (1/9)。节 8.6.3.4
12hRC_CTRL1纹波计数控制寄存器 - (2/9)。节 8.6.3.5
13hRC_CTRL2纹波计数控制寄存器 - (3/9)。节 8.6.3.6
14hRC_CTRL3纹波计数控制寄存器 - (4/9)。节 8.6.3.7
15hRC_CTRL4纹波计数控制寄存器 - (5/9)。节 8.6.3.8
16hRC_CTRL5纹波计数控制寄存器 - (6/9)。节 8.6.3.9
17hRC_CTRL6纹波计数控制寄存器 - (7/9)。节 8.6.3.10
18hRC_CTRL7纹波计数控制寄存器 - (8/9)。节 8.6.3.11
19hRC_CTRL8纹波计数控制寄存器 - (9/9)。节 8.6.3.12

复杂的位访问类型经过编码可适应小型表单元。表 8-48 展示了适用于此部分中访问类型的代码。

表 8-48 DRV8214_CTRL 访问类型代码
访问类型代码说明
读取类型
RR读取
写入类型
WW写入
复位或默认值
-n复位后的值或默认值

8.6.3.1 REG_CTRL0 寄存器（偏移 = Eh）[复位 = 27h]

表 8-49 中介绍了 REG_CTRL0。

返回到汇总表。

设置软启动/停止、转速比例因子等特性。

表 8-49 REG_CTRL0 寄存器字段说明
位字段类型复位说明
7-6RSVDR/W0h保留。
5EN_SSR/W1h用于启用/禁用软启动/停止。
1b：目标电机电压或转速在 tINRUSH 时间内进行软启动和软停止。
0b：禁用软启动/停止特性。
有关进一步说明，请参阅节 8.3.7.3。
4-3REG_CTRLR/W0h选择电流调节方案（固定关断时间或逐周期）或电机转速和电压调节。
00b：固定关断时间电流调节。
01b：逐周期电流调节。
10b：电机转速得到调节。在该模式下，必须通过将 EN_RC 设置为 1b 来启用纹波计数。
11b：电机电压得到调节。
有关进一步说明，请参阅节 8.3.4.2。
2PWM_FREQR/W1h当电桥控制由 INx 位配置 (I2C_BC=1b) 时设置 PWM 频率。
0b：PWM 频率设置为 50kHz。
1b：PWM 频率设置为 25kHz。
1-0W_SCALER/W3h比例因子，有助于设置目标纹波速度。
00b：16
01b：32
10b：64
11b：128
有关进一步说明，请参阅节 8.3.7.2.2。

8.6.3.2 REG_CTRL1 寄存器（偏移 = Fh）[复位 = FFh]

表 8-50 中介绍了 REG_CTRL1。

返回到汇总表。

设置目标电机电压和转速。

表 8-50 REG_CTRL1 寄存器字段说明
位字段类型复位说明
7-0WSET_VSETR/WFFh设置目标电机电压或纹波速度。
节 8.3.7.2.1中提供了详细说明。

8.6.3.3 REG_CTRL2 寄存器（偏移 = 10h）[复位 = 00h]

表 8-51 中介绍了 REG_CTRL2。

返回到汇总表。

设置输出电压滤波的占空比和截止频率。

表 8-51 REG_CTRL2 寄存器字段说明
位字段类型复位说明
7-6OUT_FLTR/W0h对输出电压滤波的截止频率进行编程。
00b：250Hz
01b：500Hz
10b：750Hz
11b：1000Hz
为了获得更好的结果，请选择一个比 PWM 频率至少低 20 倍的截止频率。例如，如果 PWM 为 20kHz，则 OUT_FLT=11b (1000Hz) 就足够了。
5-0EXT_DUTYR/W0h在使用外部电桥控制 (I2C_BC=0b) 时可用。DUTY_CTRL 必须设置为 1b。在这种情况下，转速和电压调节模式将处于非活动状态。用户可以在 EXT_DUTY 位中对所需占空比进行编程。占空比范围为 0% (000000b) 至 100% (111111b)。

8.6.3.4 RC_CTRL0 寄存器（偏移 = 11h）[复位 = 88h]

表 8-52 中介绍了 RC_CTRL0。

返回到汇总表。

设置 RC 的各种功能，包括启用/禁用。

表 8-52 RC_CTRL0 寄存器字段说明
位字段类型复位说明
7EN_RCR/W1h启用/禁用纹波计数。
0b：禁用
1b：启用
6DIS_ECR/W0h启用/禁用误差校正模块。
0b：误差校正已启用。
1b：误差校正已禁用。
请注意，这与前面描述的 EC_PULSE_DIS 不同。
5RC_HIZR/W0h0b：当 RC_CNT 超过阈值时，H 桥保持启用状态。
1b：当 RC_CNT 超过阈值时，H 桥被禁用（高阻态）。
4-3FLT_GAIN_SELR/W1h滤波器输入比例因子。该因子可调节电流纹波幅度，便于通过纹波计数器进行检测和算法计算。选项是：
00b：2
01b：4
10b：8
11b：16
有关进一步说明，请参阅节 8.3.6.1.6。
2-0CS_GAIN_SELR/W0h用于选择当前镜像增益 AIPROPI。
设置如下：
000b：4A
001b：2A
010b：1A
011b：0.5A
1X0b：0.25A
1X1b：0.125A
有关进一步说明，请参阅节 8.3.4.1。

8.6.3.5 RC_CTRL1 寄存器（偏移 = 12h）[复位 = FFh]

表 8-53 中介绍了 RC_CTRL1。

返回到汇总表。

用于纹波计数的阈值。

表 8-53 RC_CTRL1 寄存器字段说明
位字段类型复位说明
7-0RC_THRR/WFFh10 位 RC_THR 寄存器的低 8 位。
用于根据预期的电机驱动时间与 RC_CNT 进行比较的阈值电平。
纹波计数阈值 = RC_THR x RC_THR_SCALE

8.6.3.6 RC_CTRL2 寄存器（偏移 = 13h）[复位 = 7Fh]

表 8-54 中介绍了 RC_CTRL2。

返回到汇总表。

设置各种缩放参数的值。

表 8-54 RC_CTRL2 寄存器字段说明
位字段类型复位说明
7-6INV_R_SCALER/W1hINV_R 参数的比例因子。
00b：INV_R_SCALE = 2
01b：INV_R_SCALE = 64
10b：INV_R_SCALE = 1024
11b：INV_R_SCALE = 8192
有关进一步说明，请参阅节 8.3.6.1.2。
5-4KMC_SCALER/W3hKMC 参数的比例因子。
00b：KMC_SCALE = 24 x 28
01b：KMC_SCALE = 24 x 29
10b：KMC_SCALE = 24 x 212
11b：KMC_SCALE = 24 x 213
有关进一步说明，请参阅节 8.3.6.1.3。
3-2RC_THR_SCALER/W3hRC_THR 的比例因子。
00b：RC_THR_SCALE = 2
01b：RC_THR_SCALE = 8
10b：RC_THR_SCALE = 16
11b：RC_THR_SCALE = 64
1-0RC_THR_9:8R/W3h10 位 RC_THR 寄存器的高 2 位。
用于根据预期的电机驱动时间与 RC_CNT 进行比较的阈值电平。
纹波计数阈值 = RC_THR x RC_THR_SCALE

8.6.3.7 RC_CTRL3 寄存器（偏移 = 14h）[复位 = 00h]

表 8-55 中介绍了 RC_CTRL3。

返回到汇总表。

设置 INV_R 参数。

表 8-55 RC_CTRL3 寄存器字段说明
位字段类型复位说明
7-0INV_RR/W32d基于电机线圈电阻的用户输入。
INV_R = INV_R_SCALE /电机电阻。不得设置为 0。有关进一步说明，请参阅节 8.3.6.1.1。

8.6.3.8 RC_CTRL4 寄存器（偏移 = 15h）[复位 = 00h]

表 8-56 中介绍了 RC_CTRL4。

返回到汇总表。

设置 KMC 参数。

表 8-56 RC_CTRL4 寄存器字段说明
位字段类型复位说明
7-0KMCR/W163d表示电机反电动势常数的比例值。
KMC = (KV) / NR)*KMC_SCALE。
有关进一步说明，请参阅节 8.3.6.1.4。

8.6.3.9 RC_CTRL5 寄存器（偏移 = 16h）[复位 = 00h]

表 8-57 中介绍了 RC_CTRL5。

返回到汇总表。

设置滤波器阻尼常数。

表 8-57 RC_CTRL5 寄存器字段说明
位字段类型复位说明
7-4FLT_KR/W6d带通滤波器 1/Q 系数。设置带通滤波器的带宽。
建议值为默认值：6d。
有关进一步说明，请参阅节 8.3.6.1.5。
3-0RSVDR/W0h保留

8.6.3.10 RC_CTRL6 寄存器（偏移 = 17h）[复位 = 45h]

表 8-58 中介绍了 RC_CTRL6。

返回到汇总表。

禁用纹波计数的误差校正脉冲。

表 8-58 RC_CTRL6 寄存器字段说明
位字段类型复位说明
7EC_PULSE_DISR/W0h禁用误差校正脉冲。与前述的 EN_EC 位不同。0b：始终启用误差校正。
1b：在节 8.3.6.1.11中所述的特定条件下，误差校正将停止发出脉冲。
6-4T_MECH_FLTR/W4h该参数确定纹波计数器输出端低通滤波器的截止频率，用于控制纹波计数器的响应时间，使其与机械系统的惯性相匹配。
增大该值，响应速度会变慢；减小该值，响应速度会变快。
3-2EC_FALSE_PERR/W1h设置误差校正器将电流纹波归类为额外纹波的时间窗口。
00b：20%
01b：30%
10b：40%
11b：50%
1-0EC_MISS_PERR/W1h设置误差校正器添加缺失纹波的时间窗口。
00b：20%
01b：30%
10b：40%
11b：50%

8.6.3.11 RC_CTRL7 寄存器（偏移 = 18h）[复位 = 21h]

表 8-59 中介绍了 RC_CTRL7。

返回到汇总表。

在 PI 控制环路中设置比例常数。

表 8-59 RC_CTRL7 寄存器字段说明
位字段类型复位说明
7-5KP_DIVR/W1h用于选择分频值以计算 PI 控制环路的实际比例常数。
实际比例常数 = KP/KP_DIV。
设置如下：
000b：32
001b：64
010b：128
011b：256
100b：512
101b：16
110b：1
4-0KPR/W1h表示 PI 环路 KP 常数。这并不是馈入 PI 控制环路增益块的实际比例常数。相反，可以使用 KP 寄存器的该值来计算实际比例常数。
实际比例常数 = KP/KP_DIV。
例如，如果实际比例常数为 0.0625，则 KP 可以设置为 1 (00001b)，KP_DIV 可以设置为 16（对应于 101b），因此
实际比例常数 = 1/16 = 0.0625。

8.6.3.12 RC_CTRL8 寄存器（偏移 = 19h）[复位 = 21h]

表 8-60 中介绍了 RC_CTRL8。

返回到汇总表。

在 PI 控制环路中设置积分常数。

表 8-60 RC_CTRL8 寄存器字段说明
位字段类型复位说明
7-5KI_DIVR/W1h用于选择分频值以计算 PI 控制环路的实际积分常数。
实际积分常数 = KI/KI_DIV。
设置如下：
000b：32
001b：64
010b：128
011b：256
100b：512
101b：16
110b：1
4-0KIR/W1h表示 PI 环路 KI 常数。这并不是馈入 PI 控制环路的增益块的实际积分常数。相反，可以使用 KI 寄存器的该值来计算实际积分常数。
实际积分常数 = KI/KI_DIV。
例如，如果实际积分常数为 0.90625，则 KI 可以设置为 29 (11101b)，KI_DIV 可以设置为 32（对应于 000b），因此
实际积分常数 = 29/32 = 0.90625。