Texas Instruments DRV8231A 33V H桥驱动器是一款集成电机驱动器，具有N沟道H桥、电荷泵、电流检测反馈、电流调节和保护电路。电荷泵通过支持N沟道MOSFET半桥和100%占空比驱动来提高效率。

数据手册：*附件：Texas Instruments DRV8231A 33V H桥驱动器数据手册.pdf

IPROPI引脚上的内部电流镜架构可实现电流检测和调节。该特性无需大功率分流电阻器，节省了电路板面积并降低了系统成本。IPROPI电流检测输出允许微控制器检测电机失速或负载条件的变化。外部电压基准引脚VREF可在启动和失速事件期间确定电流调节阈值，无需微控制器交互。

低功耗休眠模式通过关断大部分内部电路来实现超低静态电流消耗。内部保护特性包括电源欠压闭锁、输出过流和器件过热。Texas Instruments DRV8231A是一系列器件的一部分，具有引脚对引脚、可扩展 R DS(on) 和电源电压选项，支持各种负载和电源轨，设计变化极小。

特性

• N通道H桥有刷直流电机驱动器
• 工作电源电压范围：4.5V至33V
• 引脚对引脚、R DS(on) 、电压和电流检测/调节型号（外部分流电阻器和集成电流镜）
• 集成IPROPI电流检测，用于失速检测和电流调节
• 低功率睡眠模式
  • <1µA（V VM =24V，T J =25°C时）
• 小型封装尺寸和占位面积
  • 8引脚WSON，带PowerPAD™，2.0mm × 2.0mm
  • 8引脚HSOP封装，带有PowerPAD™，4.9mm × 6.0mm
• 集成保护特性
  • VM欠压闭锁 (UVLO)
  • 自动重试过流保护 (OCP)
  • 热关断 (TSD)

功能框图

德州仪器DRV8231A H桥电机驱动器技术解析与应用指南

一、DRV8231A产品概述

德州仪器(TI)推出的DRV8231A是一款高性能的H桥直流电机驱动器，专为各种工业、消费和医疗应用设计。该器件集成了N沟道H桥、电荷泵、电流反馈感应、电流调节和保护电路，提供了完整的电机驱动解决方案。

‌关键特性‌：

• 4.5V至33V宽工作电压范围
• 3.7A峰值输出电流能力
• 600mΩ典型RDS(on)（高低侧MOSFET）
• 集成IPROPI电流感应功能，无需外部分流电阻
• 支持1.8V、3.3V和5V逻辑输入
• 低功耗睡眠模式（<1µA静态电流）
• 提供8引脚WSON和HSOP两种封装选项

二、核心功能解析

2.1 H桥驱动架构

DRV8231A采用全N沟道MOSFET H桥设计，通过内部电荷泵实现高效驱动，支持100%占空比运行。这种架构相比传统P沟道设计具有更低的导通电阻和更高的效率。

‌控制逻辑‌：

IN1	IN2	输出状态	描述
0	0	高阻态	滑行模式/H桥禁用(1ms后进入睡眠)
0	1	OUT2→OUT1	反向驱动
1	0	OUT1→OUT2	正向驱动
1	1	低边导通	制动/慢衰减模式

2.2 集成电流感应与调节

DRV8231A的创新之处在于其集成的电流感应架构，通过IPROPI引脚提供与负载电流成比例的模拟电流输出，消除了对外部功率分流电阻的需求。

‌电流感应工作原理‌：

• 内部电流镜架构测量低侧MOSFET电流
• IPROPI输出电流：IPROPI(μA) = (ILS1 + ILS2)(A) × AIPROPI(μA/A)
• 典型AIPROPI增益为1500μA/A
• 通过外部电阻RIPROPI转换为电压信号供MCU读取

‌电流调节功能‌：

• 固定关断时间电流斩波方案
• 斩波阈值ITRIP由VREF和RIPROPI设定：ITRIP(A) = VVREF(V)/[RIPROPI(Ω)×AIPROPI(μA/A)]
• 典型关断时间(tOFF)为25μs

三、关键应用设计考虑

3.1 电源设计

‌电源要求‌：

• 工作电压范围：4.5V至33V
• 建议在VM引脚附近放置：
  • 0.1μF低ESR陶瓷电容（VM额定）
  • 适当容量的电解电容（根据电机电流需求）

‌电源保护‌：

• 欠压锁定(UVLO)：4.05V(下降)/4.15V(上升)
• 电源瞬变电压斜率限制：最大2V/μs

3.2 散热管理

DRV8231A提供两种封装选项，热性能参数如下：

‌热阻参数‌：

热参数	HSOP封装	WSON封装	单位
RθJA	42.8	66.5	°C/W
RθJC(top)	57.6	77.8	°C/W
RθJB	16.8	32.8	°C/W

‌散热设计建议‌：

• 使用大面积接地平面
• 多层板设计时使用多过孔连接各层地平面
• 根据最大允许结温(150°C)和环境温度计算最大允许功耗

3.3 布局指南

‌关键布局原则‌：

1. 将0.1μF VM去耦电容尽可能靠近器件VM和GND引脚
2. 保持功率路径（VM到OUTx）短而宽
3. 将IPROPI和VREF走线远离高频开关节点
4. 为热焊盘提供良好的热连接

四、保护功能详解

DRV8231A集成了全面的保护功能，确保系统可靠性：

4.1 过流保护(OCP)

• 模拟电流限制电路监控每个FET
• 持续超过OCP消隐时间(tOCP)后触发保护
• 自动重试机制(tRETRY=3ms)
• 独立检测高低侧FET，覆盖各种短路情况

4.2 热关断(TSD)

• 结温超过150°C(典型)时触发
• 40°C典型迟滞
• 温度降低后自动恢复

4.3 欠压锁定(UVLO)

• 监测VM电压
• 下降阈值：4.05V(最小)-4.35V(最大)
• 上升阈值：4.15V(最小)-4.45V(最大)
• 100mV典型迟滞

五、典型应用场景

DRV8231A适用于多种电机控制应用，包括但不限于：

• 打印机和POS打印机
• 真空机器人
• 洗衣机和烘干机
• 咖啡机
• 电表
• ATM机
• 医疗设备（呼吸机、手术设备、电动病床）
• 健身器材

六、设计实例：12V直流电机驱动

‌设计参数‌：

• 电机电压：12V
• 平均电流：0.8A
• 启动电流：2.1A
• 堵转电流：2.1A
• 电流斩波阈值：1.9A
• VREF电压：3.3V
• RIPROPI电阻：1.5kΩ
• PWM频率：50kHz

‌IPROPI电路计算‌：
VIPROPI = ITRIP × AIPROPI × RIPROPI
= 1.9A × 1500μA/A × 1.5kΩ
= 4.275V (超过3.3V VREF，触发电流调节)

‌实际应用时‌，应选择RIPROPI使VIPROPI不超过VREF电压，例如：
对于1.6A ITRIP：
RIPROPI = VVREF/(ITRIP×AIPROPI) = 3.3V/(1.6A×1500μA/A) ≈ 1.375kΩ

七、选型指南

TI提供一系列引脚兼容的电机驱动器，设计人员可根据需求选择：

器件型号	电压范围	RDS(on)	电流感应方案
DRV8870	6.5-45V	565mΩ	外部分流电阻
DRV8251	4.5-48V	450mΩ	外部分流电阻
DRV8251A	4.5-48V	450mΩ	集成电流镜
DRV8231	4.5-33V	600mΩ	外部分流电阻
DRV8231A	4.5-33V	600mΩ	集成电流镜

DRV8231A以其集成电流感应和调节功能，在需要精确电流监控的应用中具有明显优势，同时减少了外部元件数量和PCB面积。