有刷直流电机驱动芯片的功能和分类

全面认知·有刷直流电机驱动芯片

有刷直流电机凭借结构简单、控制方便等特点，在玩具、家电、汽车等众多领域得到广泛应用，而其驱动芯片是控制电机稳定、高效运行的核心部件。

下面将从驱动芯片的功能、分类、关键参数、典型芯片及应用注意事项等方面，详细介绍有刷直流电机驱动芯片的知识。

有刷直流电机驱动芯片的核心功能

有刷直流电机驱动芯片的主要作用是接收控制信号（如 PWM信号），并根据信号控制电机的启停、转速、转向，同时提供必要的保护功能，确保电机和电路安全。具体功能包括：

功率放大

将微弱的控制信号（如单片机输出的 5V 信号）放大，提供足够的电流驱动电机（通常从几百 mA 到几十 A）。

方向控制

通过内部的 H 桥电路（全桥或半桥），改变电机两端的电压极性，实现电机正反转。

转速调节

接收 PWM（脉冲宽度调制）信号，通过调整 PWM 占空比改变电机的平均电压，从而调节转速（占空比越高，转速越快）。

保护功能

多数芯片集成过流保护、过压保护、欠压保护、过热保护等，防止电机或芯片因异常工况损坏。

有刷直流电机驱动芯片的分类

根据驱动能力和电路结构，常见分类如下：

按驱动桥结构

半桥驱动芯片：

内部包含两个功率管，可控制电机的单向转动（如需反转，需外接另一组半桥），适用于低功率、单向运行场景。

全桥驱动芯片（H 桥驱动）：

内部集成四个功率管，组成 H 桥结构，可通过控制功率管的导通 / 关断实现电机正反转，是有刷直流电机驱动的主流选择，适用于各种功率场景。

按功率等级

小功率驱动芯片：

额定电流通常在 1A 以下，适用于小型玩具、精密仪器等，如 PT5139（虽为步进电机驱动，但可兼容小功率有刷电机）。

中功率驱动芯片：

额定电流1-10A，适用于家电、小型机器人等，如GC8548（持续电流1.5A，峰值 2.5A）。

大功率驱动芯片：

额定电流 10A 以上，适用于电动汽车、工业设备等，如TB9052FNG（需外接大功率 MOS 管，组成驱动电路）。

按控制信号类型

PWM 控制芯片：

通过 PWM 信号占空比调节转速，兼容性强，大多数驱动芯片均支持。

模拟电压控制芯片：

通过输入模拟电压（如 0-5V）调节转速，线性度较好，但控制灵活性低于 PWM。

驱动芯片的关键参数

选择驱动芯片时，需关注以下核心参数：

额定工作电压范围

芯片能稳定工作的电压区间，需覆盖电机的工作电压（如PT5139支持2.7-15V电压）。

持续输出电流

芯片长期工作时可提供的最大电流，需大于电机额定电流（通常建议留有1.5-2倍余量）。

峰值输出电流

短时间（如启动、堵转时）可承受的最大电流，需大于电机启动电流。

PWM 频率范围

支持的 PWM 信号频率，过高可能导致芯片发热，过低可能使电机运行不平稳（常见范围 1kHz-100kHz）。

保护功能

过流保护阈值、过热保护温度、欠压锁定电压等，需根据实际工况匹配（如过流保护阈值应略高于电机最大工作电流）。

封装形式

如 SOP（小功率）、HSOP（散热增强型）、TO-220（大功率）等，需考虑散热和安装空间。

典型有刷直流电机驱动芯片示例

TB6612FNG

特点：

H 桥驱动，体积小（SSOP24 封装），持续电流 3A，峰值 5A，支持 PWM 调速和正反转控制，内置过热保护、过流保护。

应用：

小型机器人、智能车、无人机云台等中低功率场景。

PT5139

特点：

小体积（QFN 封装），持续电流 1.5A，峰值 2.5A，支持 2.7-15V 电压，低功耗设计，适合电池供电设备。

应用：

小型玩具、可穿戴设备中的微型电机、数码相机、POS打印机、视频安全摄像头、机器人技术等。

PT5616

特点：

全桥驱动IC，在最大阻断电压为600V的三相系统中，用于控制功率器件，如MOS晶体管或IGBT。当低至3.3V逻辑电压时，六个独立驱动器在低侧使用CMOS和LSTTL兼容信号控制。

应用：

三相电机驱动、工业逆变器、通用三相逆变器等大功率设备。

应用注意事项

散热设计：

驱动芯片工作时会产生热量，尤其是大功率场景，需根据功耗选择合适的散热片，必要时增加风扇。

电源滤波：

电机是感性负载，启动和停止时会产生反向电动势，需在电源输入端并联电容（如 100μF 电解电容 + 0.1μF 陶瓷电容）抑制干扰。

控制信号隔离：

当电机功率较大或与控制电路（如单片机）共地时，可能产生干扰，可通过光耦隔离控制信号。

避免堵转：

电机堵转时电流会急剧增大，即使芯片有过流保护，也应尽量通过程序限制堵转时间（如设置超时停机）。

通过以上内容，可以全面了解有刷直流电机驱动芯片的核心知识，在实际应用中需根据电机参数、场景需求合理选择芯片，并做好电路设计和保护措施。

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