电机驱动：了解电流额定值

如果我们曾经寻找过德州仪器 (TI) 的设备，那么我们可能已经看到过图 1 中所示的工具。这个产品选择工具是一个强大的工具，可以帮助我们快速查看成百上千的设备。

图 1：产品选择工具

但俗话说，垃圾进，垃圾出。因此，了解我们正在搜索的设备的各种规格对于为我们的应用找到合适的设备至关重要。在电机驱动论坛常见问题解答系列的这一部分中，我将重点介绍最容易被误解的电机驱动器规格之一：驱动器电流额定值。我将检查的两个驱动电流参数是峰值输出电流和均方根 (RMS) 输出电流。

峰值输出电流是电机驱动器可以提供的最大电流，忽略器件及其封装的热限制。该限制通常由电机驱动器的过流保护 (OCP) 设置（图 2）。

图 2：OCP 限制（峰值输出电流）

DRV8840 数据表中的保护限制示例

DRV8840为打印机、扫描仪和其他自动化设备应用提供了集成的电机驱动器解决方案。该装置有一个H桥驱动器，用于驱动一台直流电机。每个输出驱动器块由N沟道功率MOSFET组成，配置为全H桥，用于驱动电机绕组。DRV8840可提供高达5-A峰值或3.5-A的输出电流（在24 V和25°C下适当散热）。
简单的并行数字控制接口与行业标准设备兼容。衰减模式可编程，以便在禁用时允许电机制动或滑行。内部停机功能用于过电流保护、短路保护、欠压锁定和超温。

■ 单H桥电流控制电机驱动器
■ 8.2-V至45-V工作电源电压范围
■ 五位电流控制允许高达32个电流电平
■ 低MOSFET电阻（on）典型0.65Ω (HS+LS）
■ 5-24 V时的最大驱动电流，T_A=25°C
■ 内置3.3-V参考输出
■ 并行数字控制接口
■ 热增强表面贴装封装
■ 保护功能：
▲ 过电流保护（OCP）
▲ 热停堆（TSD）
▲ VM欠压锁定（UVLO）
▲ 故障状态指示引脚（nFAULT）

如果试图汲取超过 OCP 允许的电流将导致驱动级关闭。峰值输出电流限制的一个例外是电机驱动器将在 OCP 的去毛刺定时器期间短暂允许更高的电流。去毛刺定时器确保来自开关或输出电容器的噪声不会使 OCP 跳闸并导致关断。

图 3 中的波形显示了电机驱动器输出短路条件下的典型 OCP 事件。黄色迹线是输入信号，蓝色迹线是故障输出信号，粉红色迹线是通过输出级的电流。最初，电流迅速上升。在短暂的过冲之后（对于输出级来说不是问题），电流被模拟电流限制限制在大约 9A。在大约 2.5µs 内，OCP 去毛刺定时器超时，电流停止在 9A 的模拟电流限制，超过了 OCP 限制。在此设备上，OCP 电平约为 3A。此时，输出级被禁用，电流降至零并发生故障。

图 3：OCP 事件

RMS 输出电流是电机驱动器在一组固定条件下可以支持的最大 RMS（或 DC）电流。这些条件通常包括在标称电压、25°C 环境温度和标准 JEDEC 规定的印刷电路板 (PCB) 下运行。该限制通常由电机驱动器的过热保护设置。一旦设备超过过温限制，驱动级将关闭。这可确保设备不会在其安全操作区域之外使用。

图 4：DRV8840 数据表中的过温限制