集成電流感測的優(yōu)勢

對于許多有刷電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用來說，監(jiān)測和調(diào)節(jié)電流是必不可少的一環(huán)。對于有刷電機(jī)，通過電流信息可判斷負(fù)載條件是否發(fā)生變化，或者可通過該信息限制啟動電流和堵轉(zhuǎn)電流。對于步進(jìn)電機(jī)，若要實(shí)現(xiàn)高級別的微步進(jìn)，需要在每次步進(jìn)時調(diào)節(jié)電流。

圖 1-1 展示了有刷直流電機(jī)的啟動電流隨時間變化的曲線。在本例中，在電機(jī)到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)（低于 1 安培）之前，電流被限制在 2 安培左右。如果不進(jìn)行電流調(diào)節(jié)，該電機(jī)的電流將上升到 14 安培以上。這樣一來，不僅需要超標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的電源來支持如此高的瞬態(tài)值，電機(jī)驅(qū)動器也需要滿足一定的級別標(biāo)準(zhǔn)才能夠可靠地應(yīng)對峰值電流。

傳統(tǒng)做法是借助接地路徑上的外部分流電阻器來限制電流。監(jiān)測分流間的壓降，并與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，該基準(zhǔn)電壓可以來自內(nèi)部也可以來自外部，因器件而異。由于滿載電流會流經(jīng)這些分流器，電阻器必須為功率電阻器，其最大外殼尺寸為 2512（大小幾乎等于集成電路本身）。圖 1-2 展示了使用外部 2512 分流電阻器的 DRV8251 的布局。圖 1-3 展示了 DRV8251A 和所需無源器件的布局區(qū)域。DRV8251A 能夠進(jìn)行內(nèi)部電流調(diào)節(jié)，移除檢測電阻器可減少 PCB 布局面積。比較圖 1-2 和圖 1-3 可以清楚地看出，集成電流檢測可以節(jié)省電路板和組件，以及減小 PCB 整體面積。與功率電阻器相比，低功率信號路徑電阻器需要的布板空間更小，而且可以減少物料清單 (BOM) 中所需的材料數(shù)。比較 DRV8251A 與 DRV8251 的 PCB 面積，DRV8251A 的 PCB 面積比 DRV8251 小 55%。除此之外的其他優(yōu)勢是，電阻器不會造成功率損耗，而且可以多節(jié)省一個熱源，緩解很可能出現(xiàn)的熱預(yù)算壓力。

既然已經(jīng)充分了解了電流限制和集成電流檢測的優(yōu)勢，您還可以通過 IPROPI 引腳在最新的有刷直流電機(jī)驅(qū)動器系列中添加監(jiān)測功能。DRV8251A 和 DRV8231A 是有刷電機(jī)驅(qū)動器系列的全新產(chǎn)品，可輸出與流經(jīng)橋的電流成正比的模擬電流。在該比例電流流經(jīng)小型電阻器后，可通過外部微控制器對與電流成正比的電壓進(jìn)行監(jiān)測，以此判斷負(fù)載條件的變化并采取相應(yīng)措施。具備內(nèi)部電流監(jiān)測功能后，無需再使用外部功率電阻器和運(yùn)算放大器等調(diào)節(jié)電路。這個 E2E 論壇常見問題解答解釋了 IPROPI 的工作原理，以及如何正確配置它以進(jìn)行電流檢測。

最后，步進(jìn)電機(jī)進(jìn)一步受益于集成電流檢測的 PCB 尺寸和 BOM 優(yōu)勢，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)傳統(tǒng)上需要兩個外部檢測電阻器將電流反饋給驅(qū)動器。圖 1-4 將傳統(tǒng)驅(qū)動器（如 DRV8825）與 DRV8424 或最新驅(qū)動器 DRV8411A 的 PCB 尺寸進(jìn)行了比較。DRV8424 電路板比 DRV8825 電路板小 60%，比 DRV8411A 電路板小 50%。

此產(chǎn)品還有一個不太明顯的優(yōu)點(diǎn)，即選擇具有集成感測功能的器件可以簡化 PCB 布局布線。無需圍繞大型外部分流元件、關(guān)斷電源、輸出和 GND 線纜進(jìn)行布線，從而避免使用較長的線纜輸送器件電流。

簡而言之，借助 TI 全新電機(jī)驅(qū)動器系列的集成電流感測功能，無需使用價格昂貴的功率電阻器，而且可以縮減電路板尺寸、元件數(shù)量并簡化 PCB 布線。