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    • ZHCAB06B January   2021  – September 2022 DRV8242-Q1 , DRV8256 , DRV8424 , DRV8424E , DRV8425 , DRV8425E , DRV8426 , DRV8426E , DRV8428 , DRV8428E , DRV8434 , DRV8434E , DRV8436 , DRV8436E , DRV8850 , DRV8871 , DRV8871-Q1 , DRV8873 , DRV8873-Q1 , DRV8874 , DRV8874-Q1 , DRV8876 , DRV8876-Q1 , DRV8884 , DRV8885 , DRV8886 , DRV8886AT , DRV8889-Q1 , DRV8899-Q1 , DRV8935 , DRV8955 , LMD18245

       

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APPLICATION BRIEF

集成电流感测的优势

本资源的原文使用英文撰写。 为方便起见,TI 提供了译文;由于翻译过程中可能使用了自动化工具,TI 不保证译文的准确性。 为确认准确性,请务必访问 ti.com 参考最新的英文版本(控制文档)。

集成电流感测的优势

对于许多有刷电机和步进电机应用来说,监测和调节电流是必不可少的一环。对于有刷电机,通过电流信息可判断负载条件是否发生变化,或者可通过该信息限制启动电流和堵转电流。对于步进电机,若要实现高级别的微步进,需要在每次步进时调节电流。

图 1-1 展示了有刷直流电机的启动电流随时间变化的曲线。在本例中,在电机到达稳定状态(低于 1 安培)之前,电流被限制在 2 安培左右。如果不进行电流调节,该电机的电流将上升到 14 安培以上。这样一来,不仅需要超标准设计的电源来支持如此高的瞬态值,电机驱动器也需要满足一定的级别标准才能够可靠地应对峰值电流。

GUID-2807275F-D85F-41CA-B727-133AAA957DE6-low.png图 1-1 直流电机电流随时间的变化曲线

传统做法是借助接地路径上的外部分流电阻器来限制电流。监测分流间的压降,并与基准电压进行比较,该基准电压可以来自内部也可以来自外部,因器件而异。由于满载电流会流经这些分流器,电阻器必须为功率电阻器,其最大外壳尺寸为 2512(大小几乎等于集成电路本身)。图 1-2 展示了使用外部 2512 分流电阻器的 DRV8251 的布局。图 1-3 展示了 DRV8251A 和所需无源器件的布局区域。DRV8251A 能够进行内部电流调节,移除检测电阻器可减少 PCB 布局面积。比较图 1-2 和图 1-3 可以清楚地看出,集成电流检测可以节省电路板和组件,以及减小 PCB 整体面积。与功率电阻器相比,低功率信号路径电阻器需要的布板空间更小,而且可以减少物料清单 (BOM) 中所需的材料数。比较 DRV8251A 与 DRV8251 的 PCB 面积,DRV8251A 的 PCB 面积比 DRV8251 小 55%。除此之外的其他优势是,电阻器不会造成功率损耗,而且可以多节省一个热源,缓解很可能出现的热预算压力。

GUID-20220622-SS0I-3964-CL3N-QQNZM66QN1ZM-low.png图 1-2 具有外部分流器的 DRV8251
GUID-20220622-SS0I-F3V3-ZQ3W-WHDJCFGXGTCW-low.png图 1-3 具有集成电流检测功能的 DRV8251A

既然已经充分了解了电流限制和集成电流检测的优势,您还可以通过 IPROPI 引脚在最新的有刷直流电机驱动器系列中添加监测功能。DRV8251A 和 DRV8231A 是有刷电机驱动器系列的全新产品,可输出与流经桥的电流成正比的模拟电流。在该比例电流流经小型电阻器后,可通过外部微控制器对与电流成正比的电压进行监测,以此判断负载条件的变化并采取相应措施。具备内部电流监测功能后,无需再使用外部功率电阻器和运算放大器等调节电路。这个 E2E 论坛常见问题解答解释了 IPROPI 的工作原理,以及如何正确配置它以进行电流检测。

最后,步进电机进一步受益于集成电流检测的 PCB 尺寸和 BOM 优势,因为步进电机传统上需要两个外部检测电阻器将电流反馈给驱动器。图 1-4 将传统驱动器(如 DRV8825)与 DRV8424 或最新驱动器 DRV8411A 的 PCB 尺寸进行了比较。DRV8424 电路板比 DRV8825 电路板小 60%,比 DRV8411A 电路板小 50%。

GUID-20210104-CA0I-SMHX-C84J-WFMN6NZZNF6S-low.jpg GUID-20220812-SS0I-S0JC-22ZK-7XZ1R7QM56CS-low.png图 1-4 减少电路板布局

此产品还有一个不太明显的优点,即选择具有集成感测功能的器件可以简化 PCB 布局布线。无需围绕大型外部分流元件、关断电源、输出和 GND 线缆进行布线,从而避免使用较长的线缆输送器件电流。

简而言之,借助 TI 全新电机驱动器系列的集成电流感测功能,无需使用价格昂贵的功率电阻器,而且可以缩减电路板尺寸、元件数量并简化 PCB 布线。

表 1-1 备选器件表
器件名称 器件描述
DRV8411A 具有集成电流感测功能的 11 V 4A 步进电机驱动器
DRV8424 具有集成电流感测功能的 35 V 2.5A 步进电机驱动器
DRV8426 具有集成电流感测功能的 35 V 1.5A 步进电机驱动器
DRV8428 具有集成电流感测功能的 35 V 1A 步进电机驱动器
DRV8436 具有集成电流感测功能的 50 V 1.5A 步进电机驱动器
DRV8452 具有集成电流感测功能的 48 V 4A 步进电机驱动器
DRV8462 具有集成电流感测功能的 60 V 5A 步进电机驱动器
DRV8873 具有集成电流检测功能的 37V 10A 有刷直流电机驱动器
DRV8874 具有集成电流检测功能的 37V 6A 有刷直流电机驱动器
DRV8876 具有集成电流检测功能的 37V 3.5A 有刷直流电机驱动器
DRV8251A 具有集成电流检测功能的 50V 4.1A 有刷直流电机驱动器
DRV8231A 具有集成电流检测功能的 35V 3.7A 有刷直流电机驱动器

参考文献

  • 如何在有刷直流电机中使用集成电流感测功能
  • 如何在步进电机中使用集成电流感测功能

重要声明和免责声明

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