一般談到電機，工程師們自然會想到工業(yè)應用中的大型電機，但是其實隨著智能設備的普及，在很多小型設備中小型電機也是無處不在，例如電動牙刷、電子門鎖、預付費表（水表、氣表、熱表）以及各式各樣的電動玩具。不言而喻，這類應用對尺寸、功耗的要求是非常苛刻的，因此電機驅(qū)動器的好壞就有可能左右產(chǎn)品的成敗了。
一直走在電機驅(qū)動器行業(yè)最前列的德州儀器(TI)，日前宣布推出業(yè)界最小型1.8 A 有刷直流電機驅(qū)動器DRV8837，進一步壯大其不斷發(fā)展的低電壓DRV8x 電機驅(qū)動器產(chǎn)品陣營。TI中國市場推廣經(jīng)理李志林向記者介紹了這款芯片以及TI DRV8x 電機驅(qū)動器產(chǎn)品陣營的相關情況。
圖1TI中國市場推廣經(jīng)理李志林
DRV8837的內(nèi)部架構(gòu)圖如圖2所示?？梢钥吹?，它有兩個電壓源，而且具有的寬泛工作電壓，一個給芯片供電（VCC），電壓范圍為1.8 V~7 V；一個直接給電機供電（VM），電壓范圍為1.8 V~11 V，其電流輸出能力為1.8A連續(xù)值/ 1.8A 峰值，支持多達6 節(jié)堿性電池或2 節(jié)鋰離子電池組應用。李志林經(jīng)理介紹到：“獨立設置的電源系統(tǒng)有助于提高整體系統(tǒng)的使用范圍，可有效地防止由于電池電壓瞬間下降而引發(fā)的欠壓保護，有助于減少系統(tǒng)噪音和提高整體性能。”我們也可以看到DRV8837有兩個輸出，它既可以驅(qū)動一個馬達，也可以同時驅(qū)動兩個馬達，因為DRV8837支持每組半橋的獨立控制。設計時，采用低功耗的MCU（如TI的MSP430）控制PWM1、PWM2及nSLEEP接口，就可以完成對電機的控制。
圖2 DRV8837的內(nèi)部架構(gòu)圖
與現(xiàn)有器件相比，DRV8837的MOSFET體電阻RDS(ON)僅為280 mΩ，降低了50%，提高散熱性能和電池使用壽命。在極端情況下，即馬達驅(qū)動電壓為8.5V，占空比為75%，馬達電流為1.8A時，它的平均封裝溫度為70℃。DRV8837支持睡眠操作模式（nSLEEP引腳），睡眠電流僅為35 nA，降低了75%，可有效地延長電池使用壽命。微小型2 mm ×2 mmWSON 封裝支持更小、更時尚的設計，從圖3的對比圖就可以看到它到底有多小了。它還集成了各種高級的片上保護，如過流保護、過溫保護、貫通以及欠壓保護，可提高系統(tǒng)可靠性，降低設計復雜性。此外，DRV8837還具有剎車功能，因為PWM本身支持剎車功能，它可以使馬達突然完全停下來，而不是慢慢的停下來，可以在視頻中看到這個演示：http://ihrv.cn/video/show.aspx?id=876。
圖3 尺寸對比
評估板
DRV8837 評估板現(xiàn)已開始供貨，其特性包括：板載速度、睡眠及方向控制；支持便捷評估/ 上電的微型USB 連接；板載MSP430 微控制器(MCU) 可全面評估DRV8837 的性能，為使用外部MCU 提供更高的靈活性；重要控制及測試點的便捷訪問。圖4和圖5分別為電子門鎖系統(tǒng)架構(gòu)圖（MSP430FR5739 + DRV8837）和氣表系統(tǒng)架構(gòu)圖（MSP430F5438A + DRV8837）,可見超低功耗MCU與低功耗馬達驅(qū)動能實現(xiàn)更低的系統(tǒng)功耗和更小的系統(tǒng)面積。
圖4 電子門鎖系統(tǒng)架構(gòu)圖（MSP430FR5739 + DRV8837）
圖5 氣表系統(tǒng)架構(gòu)圖（MSP430F5438A + DRV8837）
DRV8x系列特點及發(fā)展方向
DRV8x系列的產(chǎn)品特點和發(fā)展方向是什么樣的呢？李經(jīng)理簡單明了地進行了闡述。整個DRV8x驅(qū)動馬達芯片的驅(qū)動能力最高可達60V/60A，將其應用在大型步進電機、有刷電機是非常不錯的。步進馬達方案電壓從1.8 V到60 V，電流高至12 A。在傳統(tǒng)的馬達驅(qū)動方案中，客戶往往需要一個性能很好的MCU，但現(xiàn)在把索引表放在驅(qū)動中，這樣對MCU的要求會少很多，這是一個發(fā)展方向，即盡量把外設所需的功能集成進去。另外，我們把預驅(qū)動前級電路和內(nèi)置功率MOS的驅(qū)動電路集成進去，客戶只要再加上MOS 驅(qū)動和MCU就可以驅(qū)動馬達。
有刷直流馬達電壓從1.8 V到60 V，最大電流達24 A，內(nèi)置了沖擊電流保護，這是極其關鍵的。因為每個馬達在開機的一瞬間可能會短路，此時，沖擊電流就是電源電壓除以馬達兩端內(nèi)阻，馬達內(nèi)阻一般都很低，有的只有2Ω，因此沖擊電流的保護非常關鍵，而競爭對手幾乎沒有這么去做。此外，有刷直流馬達驅(qū)動也是把預驅(qū)動前級電路和內(nèi)置功率MOS的驅(qū)動電路集成進來。
目前整個馬達驅(qū)動行業(yè)都在向無刷馬達方向發(fā)展。步進馬達比較適合于做執(zhí)行機構(gòu)，而有刷馬達需要碳刷去換相，它的磨損會特別大，壽命有限，因此我們在相同體積內(nèi)部做得最多的是三相無刷電機。無刷直流馬達驅(qū)動的效率和控制精度都非常高，當然它對芯片以及MCU資源控制要求也是最高的。目前其電壓范圍為8 V~60 V，電流最高達13 A，內(nèi)部集成電流采樣放大電路和降壓模塊以及預驅(qū)動前級電路和內(nèi)置功率MOS的驅(qū)動電路。
隨著人們對各種電機應用的要求愈發(fā)苛刻，相信DRV8x系列還有很大的發(fā)展空間。