過去，我們?yōu)楦鞣N項目發(fā)布了許多有刷直流電機驅(qū)動板，通常它們有一些限制，因為其中一些尺寸很大，需要大尺寸散熱器，沒有電流反饋，它們沒有有過載保護，有些需要外部大尺寸分流電阻，畢竟，最近我們發(fā)現(xiàn)了來自德州儀器的令人驚嘆的DRV8874芯片，它具有一些令人驚嘆的功能和保護功能。它具有小型封裝，無需散熱器即可處理高電流。我們很快就成為了這款芯片的粉絲，經(jīng)過一些測試和實驗，我們正在分享這個開源模塊。該芯片可與 PWM/DIR 輸入、PWM 輸入和 2 x 半橋一起使用，用于雙電機控制。我們已經(jīng)使用 PWM/DIR 輸入測試了該項目，并且可以使用插頭連接器訪問芯片的所有輸入和輸出。請參閱DRV8874的數(shù)據(jù)表來探索其他功能并根據(jù)要求配置該板。下面提供了示例 Arduino 代碼。
　　電機電源 4.5V 至 24V（最大輸入 37V DC）負載電流 0.5A/1A（最大 3.7A）峰值負載電流 6 安培脈寬調(diào)制頻率 10Khz 至 20Khz脈寬調(diào)制占空比 0-100%比例電流輸出（IPROPI） 負載電流0.5A時1.5V輸出無需散熱器用于設(shè)置過載保護的微調(diào)電位器帶 I Trip 的過載保護邏輯電源3.3V所需的 PWM 和 DIR 信號具備剎車功能欠壓鎖定 (UVLO)熱關(guān)斷（TSD）故障自動恢復(fù)所有輸入信號均為 3.3V 電壓電平（支持 1.8V、3.3V 和 5V 邏輯輸入）故障輸出（通常為高電平 3.3V，發(fā)生故障時為低電平）使能輸入（高輸入使能，低輸入禁用輸出）PCB 尺寸 40.64 x 26.19 毫米
　　在主要應(yīng)用示例中，我們配置并測試了該項目，以使用 H 橋配置驅(qū)動通過外部負載（例如有刷直流電機）的雙向電流。 H 橋極性和占空比由Arduino 等外部控制器的 PWM 和 I/O 資源控制，連接到 EN/I1 (PWM) 和 PH/I2 (DIR) 引腳。通過將 PMODE 引腳連接至 GND，將該器件配置為 PH/EN 控制模式。限流閾值 (ITRIP) 由微調(diào)電位器 PR1 從控制邏輯電源電壓 (3.3V) 生成。通過將 IMODE 引腳連接到 GND，可以將該器件配置為固定關(guān)斷時間電流調(diào)節(jié)方案，或者通過保持該引腳懸空 (Hi-Z) 來鎖定過流/負載輸出。 負載電流通過控制器的 ADC 進行監(jiān)控，以檢測 R2 RIPROPI 兩端的電壓。電流設(shè)置為0.5A。工作頻率1 0至20Khz。脈寬調(diào)制0 至 100%。
　　控制電機速度和方向接口類型所需的以下信號/輸入（CN1 = 10 針接頭連接器）　　引腳 1：接地引腳2：PM，將此引腳連接到GND（低電平信號/GND）引腳 3：VC（3.3V/100mA 邏輯電源）引腳 4：I1（PWM 輸入 0-100% 占空比，頻率 10 至 20Khz）引腳5：I2（高低電平控制電機方向）高=3.3V，低=GND引腳 6：SL（睡眠模式，將該引腳拉至低電平，芯片進入睡眠模式，高電平輸入使能電路板）高電平=3.3V，低電平=GND引腳 7：FL（故障輸出，這是一個輸出引腳，通常為高電平，當發(fā)生故障情況時變?yōu)榈碗娖剑┮_ 8：IP（電機負載電流反饋輸出引腳提供模擬電壓輸出以與 ADC 連接）引腳 9：IM（通過將 IMODE 引腳連接到 GND，該器件被配置為固定關(guān)斷時間電流調(diào)節(jié)方案）引腳10：接地

　　提供了一個示例 Arduino 代碼來測試該板。 Arduino 生成PWM信號和DIR信號。檢查上面的連接圖并相應(yīng)地連接所有連接。將I TRIP微調(diào)電位器置于中間，連接電機和電源，電機應(yīng)以半速正轉(zhuǎn)，反向2秒后循環(huán)。
　　Arduino 數(shù)字引腳D9連接到 I2/PH/DIR，Arduino 數(shù)字引腳D10連接到 I1/EN/PWM，SL-nSleep=3.3V，VC=3.3V，GND=GND，PMode=GND，IMODE=GND 或如果需要，F(xiàn)ault 引腳可以懸空連接到 Arduino 的任意數(shù)字引腳，電流反饋 IP 可以連接到 Arduino 的模擬輸入來測量電機負載電流。
　　VREF 電位器 PR1
　　設(shè)置0V 和 3.3V之間的參考電壓。 IPROPI 信號電壓將與 IPROPI 引腳流出的電流成正比。 有關(guān) IPROPI 的更多信息，請參閱下面的DRV8874數(shù)據(jù)表。電流斬波閾值 (ITRIP) 通過 VREF 電壓 (VVREF) 和 IPROPI 輸出電阻器 R2 (RIPROPI) 的組合來設(shè)置。這是通過使用內(nèi)部比較器將外部 RIPROPI 電阻器上的電壓降與 VVREF 進行比較來完成的。
　　ITRIP (A) x AIPROPI (μA/A) = VVREF (V) / RIPROPI (Ω)
　　例如：
　　如果 VVREF = 2.5V、RIPROPI = 5.6K 歐姆且 AIPROPI = 450μA/A，則 ITRIP 約為 0.5A。如果 VVREF = 2.5V、RIPROPI = 1.5K 歐姆且 AIPROPI = 450μA/A，則 ITRIP 約為 3.7A。
　　IMODE 引腳（IM 引腳 9，CN5）
　　IMODE 引腳：使引腳懸空 (Hi-Z)，在發(fā)生過流情況時輸出鎖存
　　IMODE 引腳：低/GND 這允許器件在電機失速、高扭矩或其他高電流負載事件時限制輸出電流。
　　該項目可以通過多種方式進行配置（有關(guān)更多信息，請參閱 DRV8874）
　　PMODE 功能，邏輯低電平=PWM/DIR，邏輯高電平=PWM，開路/浮動高阻抗 = 兩個獨立的半橋
　　DRV8874 – 具有集成電流感應(yīng)和反饋功能的 37V、6A H 橋電機驅(qū)動器
　　采用HTSSOP封裝的 DRV8874
　　電流檢測和調(diào)節(jié)
　　器件集成了電流感應(yīng)、調(diào)節(jié)和反饋。這些功能使器件無需外部檢測電阻或檢測電路即可檢測輸出電流，從而減少系統(tǒng)尺寸、成本和復(fù)雜性。這還允許設(shè)備在電機失速或高扭矩事件的情況下限制輸出電流，并通過電流比例輸出向控制器提供有關(guān)負載電流的詳細反饋。
　　IPROPI 引腳輸出模擬電流，該模擬電流與流經(jīng) H 橋中低側(cè)功率 MOSFET 的電流成比例，并由 AIPROPI 縮放。 IPROPI 輸出電流可通過公式 1 計算。公式 1 中的 ILSx 僅當電流從低側(cè) MOSFET 的漏極流向源極時才有效。如果電流從源極流向漏極，則該通道的 ILSx 值為零。例如，如果電橋處于制動、慢衰減狀態(tài)，則 IPROPI 輸出的電流僅與低側(cè) MOSFET 之一的電流成正比。 IPROPI (μA) = (ILS1 + ILS2) (A) x AIPROPI (μA/A) (1) 電流通過內(nèi)部電流鏡架構(gòu)測量，無需外部功率檢測電阻。此外，電流鏡架構(gòu)允許在驅(qū)動和制動低側(cè)慢衰減周期中感測電機繞組電流，從而允許在典型情況下進行連續(xù)電流監(jiān)控。
　　雙向有刷直流電機應(yīng)用。在慣性模式下，電流是續(xù)流的，無法被感測到，因為它從源極流向漏極。然而，可以通過在驅(qū)動或慢衰減模式下短暫地重新啟用驅(qū)動器并在再次切換回滑行模式之前測量電流來對電流進行采樣。在獨立 PWM 模式且兩個低側(cè) MOSFET 都承載電流的情況下，IPROPI 輸出將是兩個低側(cè) MOSFET 電流之和。 IPROPI 引腳應(yīng)連接到接地的外部電阻 (RIPROPI)，以便在 IPROPI 引腳上生成與 IIPROPI 模擬電流輸出成比例的電壓 (VIPROPI)。這樣就可以使用標準模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 將負載電流測量為 RIPROPI 電阻器上的壓降。 RIPROPI 電阻器的大小可以根據(jù)應(yīng)用中的預(yù)期負載電流來確定，以便利用控制器 ADC 的全部范圍。此外，DRV887x-Q1 器件還實施內(nèi)部 IPROPI 電壓鉗位電路，以根據(jù) VREF 引腳上的 VVREF 限制 VIPROPI，并在輸出過流或意外高電流事件時保護外部 ADC。輸出電流對應(yīng)的 IPROPI 電壓可通過公式 VIPROPI (V) = IPROPI (A) x RIPROPI ( Ω )計算得出
　　電流調(diào)節(jié)
　　DRV887x-Q1 系列器件使用固定關(guān)斷時間或逐周期 PWM 電流斬波方案集成電流調(diào)節(jié)。電流斬波方案可通過 IMODE 四電平輸入進行選擇。這使得器件能夠在電機停轉(zhuǎn)、高扭矩或其他高電流負載事件時限制輸出電流。 IMODE 電平可以通過使引腳懸空 (Hi-Z)、將引腳連接到 GND 或在 IMODE 和 GND 之間連接一個電阻來設(shè)置。當器件通過 nSLEEP 引腳啟用時，IMODE 引腳狀態(tài)被鎖存。可通過以下方式更改 IMODE 狀態(tài)：將 nSLEEP 引腳置于邏輯低電平，等待 tSLEEP 時間，更改 IMODE 引腳輸入，然后通過將 nSLEEP 引腳置于邏輯高電平來啟用器件。 IMODE 輸入還用于選擇器件對過流事件的響應(yīng)。請參閱保護電路部分的更多詳細信息，請參閱數(shù)據(jù)表。
　　通過將 IPROPI 連接到 GND 并將 VREF 引腳電壓設(shè)置為大于 GND（如果不需要電流反饋），可以禁用內(nèi)部電流調(diào)節(jié)。如果需要電流反饋且不需要電流調(diào)節(jié)，請設(shè)置 VVREF 和 RIPROPI，以使 VIPROPI 永遠不會達到 VVREF 閾值。為了使電流調(diào)節(jié)電路正常工作，VVREF 必須在推薦工作條件表中指定的 VREF 引腳范圍內(nèi)。在獨立半橋控制模式 (PMODE = Hi-Z) 下，內(nèi)部電流調(diào)節(jié)自動禁用，因為輸出獨立運行，并且電流檢測和調(diào)節(jié)在半橋之間共享。
　　DRV8874-Q1是一款集成電機驅(qū)動器，具有 N 通道 H 橋、電荷泵、電流感應(yīng)和比例輸出、電流調(diào)節(jié)和保護電路。電荷泵通過支持 N 溝道 MOSFET 半橋和 100% 占空比驅(qū)動來提高效率。該器件系列采用引腳對引腳 RDS (on) 變體，以最小的設(shè)計更改支持不同的負載。 IPROPI 引腳上的內(nèi)部電流鏡架構(gòu)實現(xiàn)電流檢測和調(diào)節(jié)。這樣就無需使用大功率分流電阻器，從而節(jié)省了電路板面積并降低了系統(tǒng)成本。 IPROPI 電流檢測輸出允許微控制器檢測電機停轉(zhuǎn)或負載條件的變化。使用外部電壓基準引腳 VREF，這些器件可以在啟動和高負載事件期間調(diào)節(jié)電機電流，而無需與微控制器交互。低功耗睡眠模式通過關(guān)閉大部分內(nèi)部電路來實現(xiàn)超低靜態(tài)電流消耗。內(nèi)部保護功能包括電源欠壓鎖定、電荷泵欠壓、輸出過流和器件過熱。故障情況在 nFAULT 上指示。