【導(dǎo)讀】許多刷式和步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用必須對(duì)電流進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)節(jié)。對(duì)于刷式電機(jī)，電流信息可用來(lái)確定負(fù)載條件的變化或用來(lái)限制啟動(dòng)和失速電流。對(duì)于歩進(jìn)電機(jī)，高級(jí)別的微歩進(jìn)需要調(diào)節(jié)每一步的電流。
圖1是電流與時(shí)間的關(guān)系圖，顯示了刷式直流電機(jī)的啟動(dòng)曲線(xiàn)。在此例中，在電機(jī)達(dá)到小于1安培的穩(wěn)態(tài)條件前，電流被限定為約2安培。如果沒(méi)有電流調(diào)節(jié)，同樣的電機(jī)峰值可以達(dá)到14安培以上。因此不僅需要過(guò)度設(shè)計(jì)的電源來(lái)支持這一瞬態(tài)，還需要對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行額定以可靠地處理峰值電流。
圖1.直流電機(jī)電流與時(shí)間
傳統(tǒng)上講，可以在接地路徑中使用外接分流電阻器來(lái)實(shí)現(xiàn)這種電流限制。監(jiān)控這些分流器上的電壓降，并將其與內(nèi)部或外部（具體取決于器件）提供的參考電壓進(jìn)行比較。由于滿(mǎn)載電流通過(guò)這些分流器，所以電阻器必須是功率電阻器，且在尺寸幾乎與集成電路本身一樣大（尺寸為3.2 mm x1.6 mm）的情況下達(dá)到1206，。圖2比較了分流器和DRV8870 DC電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的大小。圖3顯示了帶集成電流感應(yīng)的DRV8871。在DRV8871中，單個(gè)0402電阻器用于設(shè)置限流閾值。如圖3所示，集成電流感應(yīng)可以節(jié)省電路板和組件。
與功率電阻器相比，低功率信號(hào)路徑電阻器需要的電路板空間更小，且降低了物料成本（BOM）。此外，電阻器上無(wú)功率損耗，并且在一個(gè)很可能已經(jīng)處于熱預(yù)算壓力的設(shè)計(jì)中又消除一個(gè)熱源。
圖2.帶外接分流器的DRV8870
圖3.帶集成電流感應(yīng)的DRV8871
既然已經(jīng)清晰了解了限流和集成電流感應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，我們還可以通過(guò)IPROPI引腳在最新的刷式直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器系列中添加監(jiān)控功能。DRV8873是刷式電機(jī)驅(qū)動(dòng)器系列的最新產(chǎn)品，可提供與流過(guò)電橋的電流成比例如的模擬電流輸出。該比例電流通過(guò)一個(gè)小型電阻器，可以使用外部微控制器監(jiān)測(cè)與電流成比例的電壓，以確定負(fù)載條件的變化并相應(yīng)地采取措施。有了這種內(nèi)部電流監(jiān)控功能，便無(wú)需使用外部功率電阻器和如運(yùn)算放大器一樣的調(diào)節(jié)電路。
最后，由于步進(jìn)電機(jī)傳統(tǒng)上需要兩個(gè)外部感應(yīng)電阻器才能將電流返饋給驅(qū)動(dòng)器，因此我們可以改進(jìn)步進(jìn)電機(jī)，使之更好地受益集成電流感應(yīng)的PCB尺寸和BOM優(yōu)勢(shì)。圖4對(duì)傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器PCB占用空間和從內(nèi)部電流感應(yīng)中受益的DRV8886AT進(jìn)行了比較。
圖4.電路板布局減小
只有在PCB布局過(guò)程中才能實(shí)現(xiàn)的一個(gè)不太明顯的好處，即選擇具有集成感應(yīng)功能的器件時(shí)，可以簡(jiǎn)化布局。因此，不再需要繞過(guò)大型外部分流組件進(jìn)行布線(xiàn)，也不需要斷開(kāi)需要更大的軌跡來(lái)承載器件電流的功率、輸出和GND布線(xiàn)。
總之，TI最新系列電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的集成電流感應(yīng)可移除BOM中價(jià)格昂貴的功率電阻器，減少電路板尺寸、組件數(shù)量，并簡(jiǎn)化PCB布線(xiàn)。
表1.備選器件表
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