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

8.3.4.1 电流检测和电流镜增益选择

IPROPI 引脚会根据流经 H 桥中的低侧功率 MOSFET 并经过 (AIPROPI) 电流镜增益调节的电流，输出与之成比例的模拟电流。可使用以下公式计算 IPROPI 输出电流。只有当电流在低侧 MOSFET 中从漏极流向源极时，公式中的 ILSx 才有效。如果电流从源极流向漏极或流经体二极管，则该通道的 ILSx 值为零。例如，如果电桥处于制动/慢速衰减状态，则 IPROPI 外的电流仅与其中一个低侧 MOSFET 中的电流成正比。

方程式 1. IPROPI (μA) = (ILS1 + ILS2) (A) x AIPROPI (μA/A)

“电气特性”表中的 AERR 参数是与 AIPROPI 增益相关的误差。它表示 IOUT 电流中增加的偏移量误差和增益误差带来的综合影响。

电流镜增益 AIPROPI 取决于 CS_GAIN_SEL 位设置，如下表所示：

表 8-6 CS_GAIN_SEL 的建议设置
CS_GAIN_SEL AIPROPI 建议电流范围 低侧 FET RDS(ON) OCP 最低限值

000b

225μA/A

350mA 至 2A

120mΩ

4A

010b

1125μA/A

60mA 至 350mA

440mΩ

800mA

110b

5560μA/A

10mA 至 60mA

2040mΩ

160mA

因此，CS_GAIN_SEL 位可降低 OCP 限值并在电机电流较低时增加电流镜增益，从而优化各种应用的设计。

电机电流由低侧 FET 上的内部电流镜架构测得，而无需使用外部功率检测电阻，如下所示。电流镜架构能够检测驱动和制动低侧慢速衰减期间的电机绕组电流，从而在典型双向有刷直流电机应用中持续监测电流。在滑行模式下，电流是续流电流，无法被感测到，原因是电流从源极流向漏极。但是，可以在驱动或慢速衰减模式下短暂重新启用驱动器，并在再次切换回滑行模式之前测量此电流，从而对电流进行采样。

表 8-7 列出了具有最大电流值的总体 CS_GAIN_SEL 设置。

表 8-7 CS_GAIN_SEL 设置
位 最大电流值 AIPROPI
000b 4A 225μA/A
001b 2A 225μA/A
010b 1A 1125μA/A
011b 0.5A 1125μA/A
1X0b 0.25A 5560μA/A
1X1b 0.125 A 5560μA/A
GUID-9EF59C44-6AFC-41D9-BD11-9168B2D9D3A9-low.gif图 8-4 集成电流检测

应将 IPROPI 引脚连接到外部接地电阻器 (RIPROPI)，从而利用 IIPROPI 模拟电流输出在 IPROPI 引脚上产生一个成比例电压 (VIPROPI)。这样即可使用标准模数转换器 (ADC) 将负载电流作为 RIPROPI 电阻器两端的压降进行测量。可以根据应用中的预期负载电流来调节 RIPROPI 电阻器的大小，以利用控制器 ADC 的整个量程。

此外，DRV8214 采用了一个内部 IPROPI 电压钳位电路，可基于 VREF 引脚上的 VVREF 限制 VIPROPI，并在发生输出过流或意外高电流事件时保护外部 ADC。TI 建议在 VVM 与 ADC 要测量的最大 VIPROPI 电压 (VIPROPI_MAX) 之间设计至少 1.25V 的余量。这可确保 ADC 测量的所有 VIPROPI 电压具有准确性。例如，VVM 为 4.55V 至 11V 时，VIPROPI_MAX 可以高达 3.3V；VVM 为 3.3V 时，VIPROPI 可准确确定为高达 2.05V。

可以使用如下公式计算对应于输出电流的 IPROPI 电压：

方程式 2. VIPROPI (V) = IPROPI (A) x RIPROPI (Ω)

IPROPI 输出带宽受内部电流检测电路的检测延迟时间 (tDELAY) 限制。此时间是指从低侧 MOSFET 启用命令（来自 INx 引脚）到 IPROPI 输出准备就绪这两个时间点之间的延迟。

在 H 桥 PWM 信号中，如果器件在驱动和慢速衰减（制动）之间交替切换，则感测电流的低侧 MOSFET 会持续导通，但感测延迟时间对 IPROPI 输出不会产生任何影响。如果 INx 引脚上的命令禁用低侧 MOSFET（根据真值表），则 IPROPI 输出将与输入逻辑信号一同禁用。虽然低侧 MOSFET 在根据器件压摆率（在“电气特性”表中以 tRISE 时间指定）禁用时仍可能传导电流，但 IPROPI 在此关断时间内不会出现低侧 MOSFET 中的电流。