SGM42531：高性能3.6A有刷直流電機(jī)驅(qū)動器深度解析

在電子工程師的日常工作中，電機(jī)驅(qū)動是一個常見且關(guān)鍵的應(yīng)用領(lǐng)域。今天，我們就來深入了解一下SG Micro Corp推出的SGM42531 3.6A有刷直流電機(jī)驅(qū)動器，看看它有哪些獨(dú)特的性能和特點(diǎn)，能為我們的設(shè)計帶來怎樣的便利。

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一、產(chǎn)品概述

SGM42531是一款集成了四個N - MOSFET的有刷直流電機(jī)驅(qū)動器，能夠在28V電壓下提供高達(dá)3.6A的峰值電流。它支持IN1/IN2 PWM接口，通過在輸入接口上實(shí)現(xiàn)PWM信號，可以輕松調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。同時，用戶還能通過VREF引腳，利用控制器的DAC輸出或經(jīng)過RC濾波的PWM信號，實(shí)時調(diào)整PWM電流限制或扭矩。

二、主要特性

1. 寬工作電壓范圍

SGM42531的工作電壓范圍為4.5V至28V，這使得它能夠適應(yīng)多種不同的電源環(huán)境，為設(shè)計提供了更大的靈活性。

2. 低導(dǎo)通電阻

在+25℃時，其高側(cè)和低側(cè)的導(dǎo)通電阻僅為0.55Ω，這有助于減少功率損耗，提高效率。

3. 大峰值輸出電流

能夠提供3.6A的峰值輸出電流，足以驅(qū)動大多數(shù)有刷直流電機(jī)。

4. 實(shí)時可調(diào)PWM電流限制

通過VREF引腳，用戶可以實(shí)時調(diào)整PWM電流限制，滿足不同應(yīng)用場景的需求。

5. 低功耗待機(jī)模式

當(dāng)輸入引腳IN1和IN2都為低電平且超過待機(jī)定時器設(shè)定時間時，設(shè)備將進(jìn)入低功耗待機(jī)模式，此時輸出MOSFET、電荷泵和調(diào)節(jié)器都將關(guān)閉，以節(jié)省功耗。

6. 集成電流傳感功能

該功能允許設(shè)備在電機(jī)啟動或堵轉(zhuǎn)時調(diào)節(jié)電流，不僅節(jié)省了PCB布局面積，還降低了系統(tǒng)成本。電流限制水平可以通過VREF引腳上的外部參考電壓進(jìn)行調(diào)整。此外，設(shè)備還提供與輸出負(fù)載電流成比例的電流，通過將IPROPI引腳連接到地的電阻，可以將該比例電流轉(zhuǎn)換為電壓，供微控制器的ADC進(jìn)行電流傳感。

7. 多種保護(hù)功能

包括過流保護(hù)（OCP）、欠壓鎖定（UVLO）、熱關(guān)斷（TSD）和自動重試功能。當(dāng)故障條件消除后，設(shè)備會自動恢復(fù)正常運(yùn)行，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

SGM42531的應(yīng)用范圍非常廣泛，常見于打印機(jī)、真空吸塵器、機(jī)器人、工業(yè)泵和閥門等設(shè)備中。這些應(yīng)用場景對電機(jī)的控制精度和可靠性都有較高的要求，而SGM42531正好能夠滿足這些需求。

四、電氣特性

1. 電源相關(guān)參數(shù)

• 電源電壓范圍為4.5V至28V，在VM = 24V，IN1 = IN2 = high時，電源電流為3 - 5mA；在待機(jī)模式下（VM = 24V，IN1 = IN2 = low，TJ = +25℃），待機(jī)模式電源電流僅為1μA。

  2. 邏輯輸入?yún)?shù)

• 輸入邏輯低電壓為0.4V，輸入邏輯高電壓為1.7V，輸入邏輯遲滯為300mV。

  3. 電機(jī)驅(qū)動輸出參數(shù)

• 高側(cè)FET導(dǎo)通電阻在VM = 24V，IOUT = 0.5A時為263mΩ，低側(cè)FET導(dǎo)通電阻在相同條件下為280mΩ。

  4. 集成電流傳感和調(diào)節(jié)參數(shù)

• 電流鏡縮放因子為1500μA/A，電流鏡總誤差在0.5A ≤ IOUT ≤ 1A，TJ = -40℃至 +85℃時為 - 6%至6%。

五、功能實(shí)現(xiàn)

1. 設(shè)備操作

SGM42531通常用于驅(qū)動直流電機(jī)，內(nèi)部電荷泵產(chǎn)生必要的柵極驅(qū)動電壓。它從4.5V至28V的電機(jī)電源供電，能夠提供3.6A的峰值電流，并具備完整的保護(hù)功能。

2. 待機(jī)模式

當(dāng)輸入引腳IN1和IN2都為低電平且超過待機(jī)定時器設(shè)定時間時，設(shè)備進(jìn)入待機(jī)模式，此時輸出MOSFET、電荷泵和調(diào)節(jié)器關(guān)閉，以節(jié)省功率。

3. 內(nèi)部PWM電流控制

采用固定關(guān)斷時間控制電路來限制輸出電流。當(dāng)電機(jī)電流超過電流限制設(shè)定值時，兩個低側(cè)FET都會導(dǎo)通tOFF時間，采用慢衰減模式來調(diào)整電流。

4. 電流傳感和調(diào)節(jié)

• 電流傳感：IPROPI引腳輸出電流與低側(cè)FET的電流成比例，其計算公式為(I{PROPI}(mu A)=(I{LS1}+I{LS2})(A) × A{IPROPI}(mu A / A))。在慢衰減/制動狀態(tài)下，IPROPI輸出電流僅與電流從漏極流向源極的低側(cè)FET成比例；在滑行模式下，電流通過體二極管從源極流向漏極，無法被傳感。
• 電流調(diào)節(jié)：通過VREF引腳電壓和RIPROPI輸出電阻的組合來設(shè)置ITRIP電流，計算公式為(I{TRIP}(A)× A{IPROPI}(mu A/A)=V{REF}(V)/R{IPROPI}(Omega ))。為了防止輸出切換時的電壓和電流瞬變影響電流調(diào)節(jié)，內(nèi)部TRIP比較器有tBLANK（消隱時間）和tDEG（去毛刺時間）兩個參數(shù)。

六、保護(hù)機(jī)制

1. 過流保護(hù)（OCP）

每個MOSFET都有自己預(yù)設(shè)的過流限制。當(dāng)發(fā)生過流（任何方向）時，整個橋?qū)⒈唤茫P(guān)斷），并在tRETRY后重試。

2. 熱關(guān)斷（TSD）

當(dāng)設(shè)備中的結(jié)溫超過安全水平時，驅(qū)動器將關(guān)斷。一旦溫度回到安全水平，設(shè)備將恢復(fù)運(yùn)行。

3. 欠壓鎖定（UVLO）

如果VM引腳的電壓低于欠壓鎖定閾值，設(shè)備將被禁用。當(dāng)電源電壓回到UVLO閾值以上時，設(shè)備恢復(fù)運(yùn)行。

七、封裝信息

SGM42531提供Green SOIC - 8（Exposed Pad）和TDFN - 2×2.3 - 8L兩種封裝形式，適用于不同的應(yīng)用場景。同時，文檔中還提供了詳細(xì)的封裝外形尺寸、推薦焊盤圖案以及編帶和卷盤信息，方便工程師進(jìn)行設(shè)計和生產(chǎn)。

八、總結(jié)

SGM42531是一款功能強(qiáng)大、性能優(yōu)越的有刷直流電機(jī)驅(qū)動器。它的寬工作電壓范圍、低導(dǎo)通電阻、大峰值輸出電流、實(shí)時可調(diào)PWM電流限制以及多種保護(hù)功能，使其成為眾多電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用的理想選擇。作為電子工程師，在設(shè)計電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)時，不妨考慮一下SGM42531，相信它會給你帶來意想不到的效果。你在使用類似的電機(jī)驅(qū)動器時，遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和看法。