AT8236直流有刷电机驱动芯片技术详解
AT8236直流有刷电机驱动芯片技术详解
AT8236是一款高性能直流有刷电机驱动芯片，能够以高达6A的峰值电流双向控制电机。它集成了多种保护功能，包括过流保护、短路保护、欠压锁定和过温保护，同时支持低功耗休眠模式。本文将详细介绍AT8236的主要特点、工作原理和典型应用。
描述
AT8236是一款直流有刷电机驱动器，能够以高达6A的峰值电流双向控制电机。利用电流衰减模式，可通过对输入信号进行脉宽调制(PWM) 来控制电机转速，同时具备低功耗休眠模式。
AT8236集成同步整流功能，可显著降低系统功耗要求。
内部保护功能包含过流保护，短路保护，欠压锁定和过温保护。AT8236N提供一个故障检测输出管脚。
AT8236提供一种带有裸露焊盘的ESOP8封装，能有效改善散热性能，且是无铅产品，符合环保标准。
应用
- 打印机及办公自动化设备
- 电器
- 智能家居
- 工业控制
特点
- 单通道H桥电机驱动器
- 宽电压供电，5.5V-36V
- 低RDS(ON) 电阻，200mΩ（HS+LS）
- 6A峰值驱动输出，4A连续驱动输出
- PWM控制接口
- 支持低功耗休眠模式
型号选择
订货型号 | 封装 | 包装信息 |
|---|---|---|
AT8236 | ESOP8 | 编带，4000颗/盘 |
AT8236N | ESOP8 | 编带，4000颗/盘 |
管脚列表
管脚名 | 管脚序号 | 管脚定义 | 外围元件与连接 |
|---|---|---|---|
GND | 1 | 芯片地 | GND管脚和芯片裸焊盘接到电源地 |
PPAD | - | 芯片地 | GND管脚和芯片裸焊盘接到电源地 |
VM | 5 | 芯片电源 | 芯片电源和电机电源，需做好电源滤波 |
IN1 | 3 | 逻辑输入 | 控制H桥输出状态，内置下拉电阻 |
IN2 | 2 | 逻辑输入 | 控制H桥输出状态，内置下拉电阻 |
VREF | 4 | 参考电压输入(8236) | 参考电压输入，来设定驱动峰值电流 |
nFAULT | 4 | 故障检测输出(8236N) | 开漏输出，使用外接上拉电阻。当过流、过温、欠压，nFAULT将被拉低 |
ISEN | 7 | H桥 检流输入/地 | H桥检流端，接检流电阻到地，若不需要限流，直接接地 |
OUT1 | 6 | H桥输出 1 | H桥输出，定义正向电流为 OUT1 → OUT2 |
OUT2 | 8 | H桥输出 2 |
推荐工作条件 atT A = 25°C
参数 | 符号 | 最小 | 典型 | 最大 | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|
功率电源 | VM | 5.5 | - | 36 | V |
连续输出电流 | IOUT | 0 | - | 3 | A |
峰值输出电流 | IPEAK | 0 | - | 4.5 | A |
逻辑输入电压 | VIN | 0 | - | 5.25 | V |
逻辑输入频率 f PWM | 0 | - | 100 kHZ | ||
参考电压 | VREF | 0.5 | - | 4 | V |
(*) 芯片大电流工作时，需做好芯片散热。 |
电气特性 atT A =25°C,V M =24V
参数 | 测试条件 | 最小 | 典型 | 最大 | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|
IVM | VM 静态工作电流 | fPWM < 50 kHz | - | 4.5 | 6 |
RDS(ON) | 高侧+低侧 FET 电阻 | IO = 1A， T J = 25°C | - | 200 | - |
IOCP | 过流阈值 | 6 | 7 | 10 | A |
H桥控制
输入管脚 IN1、IN2 控制 H 桥的输出状态。下表是输入输出间的逻辑关系：
IN1 | IN2 | OUT1 | OUT2 | 功能 |
|---|---|---|---|---|
0 | 0 | Z | Z | 滑行，休眠 |
1 | 0 | H | L | 正向 |
0 | 1 | L | H | 反向 |
1 | 1 | L | L | 刹车 |
当使用 PWM 控制来实现调速功能时，H 桥可以操作在两种不同的状态，快衰减或者慢衰减。在快衰减模式，H 桥是被禁止的，续流电流流经体二极管；在慢衰减模式，输出 H 桥的两个下管都是打开的。
IN1 | IN2 | 功能 |
|---|---|---|
PWM | 0 | 正转 PWM, 快衰减 |
1 | PWM | 正转 PWM, 慢衰减 |
0 | PWM | 反转 PWM, 快衰减 |
PWM | 1 | 反转 PWM, 慢衰减 |
下图显示了在不同驱动和衰减模式下的电流通路。
电流控制
当一个 H 桥被使能，流过相应桥臂的电流上升，当电流达到设定的阈值，驱动器输出关断，直到下一个 PWM循环开始。注意，在 H 桥被使能的那一刻，ISEN 管脚上的电压是被忽略的，经过一个固定时间后，电流检测电路才被使能。这个消隐时间一般固定在 2.2us。这个消隐时间同时决定了在操作电流衰减时的最小 PWM 时间。
PWM目标电流是由比较器比较连接在ISEN管脚上的电流检测电阻上的电压乘以一个10倍因子和一个参考电压决定。AT8236 的参考电压通过 VREF 管脚输入，AT8236N 则内部固定 V REF 电压为 3.3V。以下公式为 100%计算目标电流：
死区时间
当输出由高电平转变成低电平，或者由低电平转变为高电平时，存在一个死区时间以防止上下管同时导通。
死区时间内，输出是一个高阻态。当需要在输出上测量死区时间，需要根据相应管脚当时的电流方向来测量。
如果电流是流出此管脚，此时输出端电压是低于地电平一个二极管压降；如果电流是流入此管脚，此时输出端电压是高于电源电压 VM 一个二极管压降。
休眠模式
当 IN1、IN2 都为低，维持 1ms 以上，器件将进入休眠模式，从而大幅降低器件空闲的功耗。进入休眠模式后，器件的 H 桥被禁止，电荷泵电路停止工作。当 IN1 或 IN2 翻转为高电平且维持至少 5us，经过约 1ms 的延时后，芯片将恢复到正常的操作状态。
过流保护 (OCP)
当流过输出管的电流超过过流阈值，芯片输出关断。经过 3ms，芯片会尝试重启，恢复正常。
过温保护 (TSD)
如果结温超过安全限制阈值，H 桥的 FET 被禁止。一旦结温降到一个安全水平，所有操作会自动恢复正常。
欠压锁定保护(UVLO)
如果 VM 管脚上的电压降到低于欠压锁定阈值，输出被禁止，内部逻辑复位。当 VM 上的电压上升到 VUVLO以上，电路恢复正常工作。
PCB 版图建议
PCB 板上应覆设大块的散热片，地线的连接应有很宽的地线覆线。为了优化电路的电特性和热参数性能，芯片应该直接紧贴在散热片上。
对电源 VM，应该连接不小于 47uF 的电解电容对地耦合，电容应尽可能的靠近器件摆放。
为了避免因高速 dv/dt 变换引起的电容耦合问题，驱动电路输出端电路覆线应远离逻辑控制输入端的覆线。
逻辑控制端的引线应采用低阻抗的走线以降低热阻引起的噪声。
典型应用示例
以下给出特定工作条件下的应用原理图范例：
VIN 24V
IOUT 2A
VREF 3.0V