ZHCABM0A February   2019  – April 2022 DRV8242-Q1 , DRV8243-Q1 , DRV8244-Q1 , DRV8245-Q1 , DRV8343-Q1 , DRV8702-Q1 , DRV8702D-Q1 , DRV8703-Q1 , DRV8703D-Q1 , DRV8803 , DRV8804 , DRV8805 , DRV8806 , DRV8860 , DRV8873 , DRV8873-Q1 , DRV8874 , DRV8874-Q1 , DRV8876 , DRV8876-Q1 , DRV8935 , DRV8955

 

  1.   螺线管基础知识与电机驱动器驱动
  2.   商标
  3. 1引言
    1. 1.1 螺线管类型
  4. 2螺线管驱动拓扑
    1. 2.1 低侧和高侧配置
    2. 2.2 半桥和 H 桥驱动器配置
  5. 3驱动螺线管负载的基础知识
    1. 3.1 电流控制
    2. 3.2 快速放电电路
      1. 3.2.1 续流和钳位
      2. 3.2.2 无源电压钳位
  6. 4用于螺线管驱动的 DRV 电机驱动器特性
    1. 4.1 电流检测和调节解决方案
    2. 4.2 独立的低侧/高侧驱动
    3. 4.3 半桥驱动
    4. 4.4 集成式及栅极驱动器 H 桥
  7. 5总结
  8. 6修订历史记录

电流控制

利用电流控制来驱动螺线管需要两点:电流传感和电流调节。电流控制的优势在于能够提高整个温度范围内的效率和可靠性。当螺线管或继电器线圈因 I2R 损耗而变热或被其环境加热时,线圈电阻会增加。借助电流传感反馈,即使电阻发生变化,也可以监测和调整电流以产生恒定的力。

第二个优势在于,它可以针对高于额定电源电压的情况,提供一些保护措施。螺线管具有额定电压,因为螺线管可能会被流过线圈的过量电流毁坏,在以较高电压驱动时会发生这种情况。该问题可以通过电流传感反馈来解决,无论电源电压高低,均控制流过螺线管的电流。这样一来,便可以在多个产品上重复使用一种螺线管驱动器设计。

有两种方法可以从电机驱动器 IC 向微控制器提供负载电流反馈。一种方法是使用与负载直线连接的外部检测电阻,或者安装在高侧或低侧的检测电阻,从电流分流放大器提供。另一种方法是电流镜,其为引脚输出提供与负载电流成正比的电流,无需外部检测电阻。这种比例电流输出方法适用于具有集成 MOSFET 的电机驱动器 IC。此处通常存在一个限制,对于给定的集成电机驱动器 IC,高侧和低侧检测输出可能并不总是可用。

为了调节电流以及为大多数螺线管通电和断电,需要峰值-保持驱动。下述图 3-1 显示了该预期峰值-保持电流的示例。

图 3-1 预期的峰值和保持电流波形

充电电流会被吸入或驱动进入螺线管内,称为峰值电流。螺线管中的电流将会爬升至峰值,此时磁场会将柱塞压入弹簧。为了将螺线管保持在该位置,电流仍必须被吸入或驱动进入螺线管中。这称为保持电流。然而,该电流远远低于峰值电流。为了进一步最大程度地减少在保持阶段通过螺线管的功率损耗,可以调节保持电流。

正如脉宽调制 (PWM) 用于驱动其他类型的电机一样,该电流也可用于驱动螺线管。通过改变占空比,PWM 可用于在不同时间将螺线管的电流调节到不同水平。这使用户能够驱动更长或最大的占空比,以便在螺线管内拉入,然后用较短的占空比将其保持原位,从而优化功耗。图 3-2 显示了 PWM 实现的电流和电压驱动输出。

GUID-8FDB5480-9FBD-4755-B3EF-40927036B9E7-low.png图 3-2 使用 PWM 的螺线管电压和电流输出

由于线圈中的电流较低,这可以降低螺线管解决方案的功耗。如果不降低驱动电流,功率耗散将会使螺线管进一步升温。随着温度的升高,螺线管的初始电阻也将增加,它们都可能会导致意外停止驱动或无法驱动螺线管。请注意,在上面的屏幕截图中,释放或停止驱动时间大约为 10ms。