DRV8832电机驱动芯片及其应用

摘 要：DRV8832是一种针对电池供电的玩具、打印机和其他低电压供电的集成电机驱动芯片，驱动器具有一个H型桥，可驱动一个直流电机或一个单相步进电机的绕组。文中介绍了该芯片的特点、引脚功能和工作原理。并给出了一种基于DRV8832和单片机STC11F01的电机控制电路。

关键词：电机；DRV8832；驱动器；单片机

中图分类号：TP29 文献标识码：B

1 概述

DRV8832[1]是美国TI公司生产的电机驱动专用芯片。用于电池供电的玩具、打印机和其他低电压供电的移动控制的应用中对电机驱动的解决方案。一片DRV8832中具有一个H型桥，可驱动一个直流电机或一个单相步进电机的绕组。其工作电压范围为2.75V ～ 6.8V，电流可达1A。为确保电池有更长的使用寿命并电机转速的恒定，DRV8832内部提供了PWM电压控制模式，可以通过输入脚编程控制电压。并提供一个输出的参考电压。DRV8832芯片还提供完善的保护措施，其中包括过流保护、短路保护、欠压保护和过热保护等功能。同时，DRV8832具备电流限制功能用于电机启动或堵转时对电机的控制，此外，也可通过故障输出管脚向控制器发出一个故障信号。

2 引脚功能和主要特点

2.1 引脚功能

DRV8832有两种封装形式。一种是10脚的MSOP封装DRV8832D GQ，另一种是10引脚的WSON封装DRV8832DRC，两种封装的电特性完全相同，图1为DRV8832的引脚排列图。各引脚说明如下：

Fig.1 DRV8832 pins diagram

引脚1、3（OUT2、OUT1）：两输出引脚，其中每一个分别与电机绕组的一端相连；

引脚2（ISENSE）：电流取样电阻输入端，用于检测负载电流；

引脚4（VCC）：电源端，通常接0.1μF旁路电容；

引脚5（GND）：接地端；

引脚6（FAULTn）：故障信号端；

引脚7（VSET）：电压设置输入端，用于控制输出电压；

引脚8（VREF）：参考电压输出端，用于输出参考电压；

引脚9、10（IN1、IN2）：输入控制端1、2，用于逻辑控制H电桥的输出1、2。

2.2 主要特点

DRV8832的主要特点如下：

・ 更加安全的启动、停止电流控制；

・ 集成短路、过流、过热和失压控制；

・ 2.75V～ 6.8V工作范围，1A的驱动能力；

・ 具有休眠工作模式；

・ 较低的RDSON（450mΩ），以致更低的热效应，更高的电流承载和更高的电源效率；

・ 更加简单的设计要求，达到更高的可靠性。

3 功能原理

DRV8832可以方便地利用2个控制输入端（IN1、IN2）对电机进行操作，控制电机的工作状态。可以利用休眠功能使功耗最小，利用制动功能使电机快速制动，而且系统控制器检测电机的工作电流。其功能主要通过逻辑控制、驱动部分而实现。图2所示为DRV8832的内部功能图。

3.1 PWM电机驱动电路

该驱动电路为一H型桥式电路。其由PWM电压控制电路和电流限制电路组成。通过逻辑电路对驱动电路的控制，可控制电机正转或反转。由电流取样电阻检测负载电流的大小，限制电路的电流。如图3所示，电机控制电路。

3.2 H桥控制逻辑

输入控制端IN1、IN2控制H型桥的输出，表1为H型桥的控制逻辑。

由表1，可知两个输入均为0时，H型桥的输出为关断状态，电机处于待机或惯性运行状态，直至电机不转。故障输出端为低电平。当制动状态或待机状态转向正转或反转时，PWM的占空比为0。占空比会随之慢慢上升到应有的数值。大约12ms占空比将由待机时的0%增加到100%。因此，IN1、IN2不能输入高速的PWM信号。

3.3 电压控制电路

DRV8832具有控制驱动电机线圈电压大小的能力，从而确保在如充电电池的电源电压变化的情况下，保持电机的转速稳定。采用PWM技术替代线性电源电路，以达到电流损耗最小并使电池持续使用的时间最长。

电压控制电路通过检测输出端（OUT1、OUT2）之间的电压，从而得到一个平均的直流电压。此电压值除以4以后与VSET端的电压比较，控制PWM的占空比。若低于VSET端电压值，则增加PWM的占空比；若高于VSET端电压值，则减少PWM的占空比。

图4中，当IN1为1、IN2为0，在PWM为高电平时，H型电桥工作，驱动电机，电流方向由OUT1流向OUT2，如虚线①所示。注意，若要求输出的电压大于电压所能提供的电压时，此驱动电路的占空比为100%，并对输出电压没有调节作用，仅作为一般的H型电桥使用。在PWM为低电平时，电机线圈电流为续流电流，其方向如虚线②所示。

3.4 参考电压控制电路

DRV8832还具有一个用于控制电机电压的参考电压输出端。通常在恒速应用中，将VREF端的电压进行分压与VSET端相连，并且VSET端的电压等于电机驱动电压期望值的四分之一。例如：VREF端与VSET端直接相连，所得5.14V控制电压。若电机电压期望值为3V，则VREF为0.75V，具体接法是VRET与VSET之间接53KΩ，VSET与GND之间接75KΩ。

3.5 电流控制电路

电流控制电路用于过电流时对系统的保护，如DC电机起动或其他异常情况（堵转）等。它通过外接一个电流取样电阻来检测电机的工作电流。一旦检测到的电压大于参考电压200mV，约3μs时，PWM的占空比减少以限制流过电机的电流值。

若电流限制的状况持续了一些时间，如电机停转或堵转的故障情况，大约275ms后，FAULTn端口的电平变为低。通过对IN1、IN2置0或重新通电，可以消除故障状态。

电流采样电阻必须小于1Ω，其取值：

RISENSE=200mV/ILIMIT

其中：RISENSE是电流取样电阻；

ILIMIT是电流限定值，单位：mA。

4 应用电路

图5是基于DRV8832的电机速度控制系统[2-6]。由STC的MCU组成的控制器通过P1.0/P1.1连接IN1、IN2接口控制DRV8832电路，从而实现对电机的控制。根据要求设定R1、R2的电阻值，使电机的转速达到预期的速度。一旦驱动电路出现故障现象时，向P3.3发出中断信号，控制器输出关断信号。

5 结论

采用DRV8832电机驱动芯片制作了一个电机的控制电路[7]，达到了预期的效果。该系统可靠性高，线路结构简单，是一种比较理想的应用电路。通过实验，若要对电机的转速进行调速，可以通过处理器控制VSET端的电压而实现。

参考文献

[1] TI. LOW-VOLTAGE MOTOR DRIVER IC[EB/OL]. Texas：TI.（2012-02）[2012-12-01]. http：//.cn/cn/lit/ds/symlink/drv8832.pdf.

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作者简介：

李旭东（1977-），男，汉族，上海同济大学硕士研究生，研究方向：自动控制技术，讲师。