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

8.3.5 失速检测

DRV8214 集成了失速检测特性。失速检测方案的原理基础是，电机电流会在失速条件下增大。DRV8214 比较 IPROPI 引脚上的电压与 VREF 引脚上的电压（或 500mV），确定是否发生了电机失速情况。通过 INT_VREF 寄存器确定该设置。表 8-10 显示了 INT_VREF 的可配置选项。以下段落介绍了如何通过配置 I2C 寄存器，实现所需的失速检测响应。

表 8-10 INT_VREF 的设置
位 说明
0b VVREF 不固定
1b VVREF 在内部固定为 500mV

当检测到电机失速时，状态寄存器中的 STALL 位会变为 1b。EN_STALL 位用于启用或禁用失速检测。下表总结了 EN_STALL 位设置。

表 8-11 EN_STALL 配置
EN_STALL说明
0b禁用失速检测。当 IMODE = 01b 且 VIPROPI ≥ VVREF 时，始终执行电流调节。
1b启用失速检测。

IPROPI 引脚为失速检测模块提供电流检测信号。VREF 引脚设置检测到失速情况的 ITRIP 电流电平。如表 8-10 所示，当 INT_VREF = 1b 时，VVREF 在内部固定为 500mV。当 VIPROPI ≥ VVREF 时，这意味着 IOUT ≥ ITRIP。器件在此处检测到失速情况。失速检测在时间段 tINRUSH 内被消隐，避免因电机启动期间的高浪涌电流而导致误检测。如前所述，IPROPI 和 VREF 引脚也支持电流调节。

TINRUSH[15:0] 位设置失速检测逻辑在电机启动期间忽略浪涌电流的时间段 (tINRUSH)。tINRUSH 时间结束后，DRV8214 指示下一瞬时 VIPROPI 大于或等于 VVREF 的失速情况。

禁用电压或速度软启动后，tINRUSH 时间将直接反映 TINRUSH 位的设置。tINRUSH 可设置为 5ms（对应于 0000h）和 6.7s（对应于 FFFFh）之间的值，默认值为 1s。LSB 的每个增量都对应于 102.4μs 的浪涌时间。

启用电压或速度软启动后，目标电机电压或转速将在 tINRUSH 时间内进行软启动和软停止。设置 TINRUSH 位时，应使 tINRUSH = TINRUSH 位设置 x WSET_VSET。例如，如果 WSET_VSET = 10 并且预期浪涌时间为 1s，则 TINRUSH 位设置应对应于 100ms。

以下情况会导致失速检测方案在 tINRUSH 时间内忽略浪涌电流：

  • 给 DRV8214 上电

  • 从故障中恢复

  • 器件退出睡眠模式后

  • 从失速情况恢复后，如表 8-12 所述

SMODE 位对器件对失速情况的响应进行编程。当 SMODE = 0b 时，输出禁用，STALL 位变为 1b。当 SMODE = 1b 时，STALL 位变为 1b，但输出继续将电流驱动到电机中。表 8-12 总结了 SMODE 位设置。

表 8-12 SMODE 配置
SMODE说明

从失速情况中恢复

0b带指示的锁存禁用：OUTx 引脚禁用且 STALL 位变为 1b。必须通过向 CLR_FLT 位写入 1b 来发出清除故障命令。发出清除故障命令后，STALL 位变为 0b。从失速状态唤醒后，失速检测方案会在 tINRUSH 时间内忽略浪涌电流，如前所述。在 tINRUSH 时间后，如果电机电流仍然高于 ITRIP，则会再次检测到失速情况。

1b

仅指示：OUTx 引脚保持工作状态，STALL 位变为 1b。

必须通过向 CLR_FLT 位写入 1b 以使 STALL 位变为 0b 来发出清除故障命令。在 tINRUSH 时间后，如果电机电流仍然高于 ITRIP，则会再次检测到失速情况。

IMODE 位决定电机驱动器的电流调节行为。表 8-9 总结了 IMODE 引脚设置。有关电流调节的更多详细信息，请参阅节 8.3.4.2。

STALL_REP 位决定是否在 nFAULT 引脚上报告失速。当 STALL_REP 位为 1b 时，只要检测到失速且 STALL 位为 1b，nFAULT 就会被拉至低电平。如果 STALL_REP 位为 0b，则不会在 nFAULT 输出上报告失速。

下图显示了硬件失速检测功能在不同配置下的示例时序图。

GUID-20221018-SS0I-MMTL-ZVG7-XNTDLKKRVDS1-low.svg图 8-8 带锁存禁用的失速检测
GUID-20221017-SS0I-CNTS-PXKQ-JJP8X1HKC6XX-low.svg图 8-9 仅带有 STALL 指示的失速检测
GUID-20221017-SS0I-TX7C-1KB1-ZJ73VFNXM5BL-low.svg图 8-10 浪涌期间具有电流调节的失速检测
GUID-20221017-SS0I-L5JF-J4GZ-BXF7243HDRLZ-low.svg图 8-11 带电流调节的失速检测