DRV8701芯片数据手册整理(偏应用讲解无过多理论性的东西)第一篇(全国大学生智能车竞赛硬件驱动部分必备知识)

如本人理解有错,望大家指出,诚恳接受。


一、什么是DRV8701芯片?

DRV8701是一个有刷直流电机全桥门极驱动芯片。

(一)何为有刷?

有刷电机就是电机内部的转刷耗材采用的是碳,售价便宜,磨损较大,使用时噪声比较大因为碳刷是与电枢接触的,所以会有火花的产生,一般有刷电机都采用直流电。

那么何为无刷呢?

无刷电机就是通过电子换向器来控制电机,不采用有刷电机碳刷转动换向器的方案了。

大家如果感兴趣的话可以参考有刷电机和无刷电机的优缺点_哔哩哔哩_bilibili这个小视频,这里不过多赘述。

(二)全桥

通俗一点来讲,驱动电机光有驱动芯片(内置桥的芯片不算)是不够的,为了能让芯片充分发挥作用,利用桥电路来控制电机的正转和反转、控制电机的速度(需要芯片支持PWM控制),同时也能提高效率以及保护电机。那么全桥即H桥,除了全桥外,还有半桥和三相桥,总之,桥越完善,效率就越高,性能就越高。这里不过多追逐,感兴趣的小伙伴可以自行搜集资料。


二、概述DRV8701芯片

根据数据手册,DRV8701有两种型号,分别为DRV8701P和DRV8701E。P结尾的意思就是通过芯片上PWM口来控制电机,E结尾的就是通过芯片上PH和EN口来控制。
重要参数信息:都支持100%的PWM占空比,芯片耐压值为5.9V — 45V,24Pin,VQFN封装,芯片大小 4.0*4.0*0.9mm大小。
其余描述信息可以具体的参见手册第一页的Description部分,会在尾页贴上数据手册。


三、DRV8701芯片引脚功能

图1 -> 芯片引脚信息

 先说重要的引脚 -> PH和EN以及IN1和IN2
EN为14脚,主要负责确定全桥是否使能,通俗一点说人话就是我是否使能这个芯片。
PH为15脚,主要负责桥相的控制,说人话就是控制电机正转或反转。
IN1和IN2分别为15和14脚,因为PWM控制方式比较特殊,第一篇不说明,后面更新第二期的时候具体说明。

其次是重要的引脚,见下表

表1 -> 引脚信息表
引脚 类型 描述
名字 引脚序号
VM 1 电源 电源 连接电机供电电压;用0.1-µF陶瓷电容将VM1的电源引脚旁路到GND。此外,还需要一个至少10µF的电容,用于VM的电源。额外的可能需要根据驱动电流来确定电容值
GND 5 电源 任何一个设备的地引脚,必须要与地相连
16
PPAD
VCP 2 电源 电荷泵输出 将一个16v,1uf的陶瓷电容接到VM上
CPH 3 电源 电荷泵开关节点 将一个额定电压足以承受电路中 VM 电压的 0.1 微法拉 X7R 型电容器,连接在电荷泵电路的两个开关节点 CPH 和 CPL 之间。这样的连接通常是为了提供平滑的电压输出,减少纹波,作为电荷泵电路稳定工作的一部分。
CPL 4
DVDD 8 电源 逻辑调节器 DVDD是一个3.3 v逻辑电源稳压器;
用一个6.3 v, 1 μ f的陶瓷电容旁路到地
AVDD 7 电源 模拟调节器 AVDD是一个4.8 v模拟电源稳压器;
用一个6.3 v, 1 μ f的陶瓷电容旁路到地
nSLEEP 13 输入 设备睡眠模式 将逻辑电平拉低以将设备置于低功耗睡眠模式,使用场效应晶体管FETs实现高阻抗High-Z;内部下拉电阻。说人话就是利用内部电路的下拉电阻和 FETs 的高阻抗模式,来将设备置于低功耗睡眠模式
IDRIVE 12 输入 栅极驱动电流设定引脚 电阻值或施加在此引脚上的电压决定了栅极驱动电流
VREF 6 输入 模拟基准输入 在 0.3 伏特到 AVDD 电压之间施加一个电压来控制电流调节的过程。说人话就是这是一个参考模拟信号,该信号被用来设定电流调节器的参考点,从而控制输出电流的大小。
nFAULT 9 开漏 故障指示引脚 当电路出现故障时,它会通过开漏输出强制输出逻辑低电平,平常无故障情况下应当要求它输出高电平
SNSOUT 10 开漏 感测比较器输出 当电路中的驱动电流达到一个特定的阈值,触发了电流斩波保护机制时,开漏输出会被强制拉低到逻辑低电平。正常工作时应当能够输出逻辑高电平
SO 11 输出 并联放大器输出 该引脚上的电压是由SP的电压与一个增益系数 AV 相乘,再加上一个固定的偏移量得到的。同时在该引脚上不应放置超过 1nF的电容负载。
SN 20 输入 并联放大器负输入 通过电流检测电阻连接到SP和GND
SP 21 输入 并联放大器正输入 通过电流检测电阻连接到低侧FET源和SN
GH1 17 输出 高侧 连接高一侧的FET栅极,说人话就是连接到栅极的驱动高电平电压的控制信号,这个电压必须高于 FET 源极电压,这样才能确保 FET 完全导通。
GH2 24
GL1 19 输出 低侧 连接低一侧的FET栅极,对低一侧来说,没啥要求
GL2 22
SH1 18 输入 阶段节点 需要将一个组件或信号连接到高侧 FET 的源极,同时连接到低侧 FET 的漏极。这种连接方式在设计 H 桥电路时非常关键,它确保了电路可以正常工作,实现对负载的控制。在实际应用中,通常需要使用适当的驱动电路来控制高侧和低侧 FET 的开关,以确保它们能够正确地导通和截止。
SH2 23

四、官方给大家整理的需要各位小伙伴在设计电路时要加的器件

图2 -> 官方给大家整理的

Attention:DRV8701 上没有 VCC 引脚,但需要为开漏输出的 nFAULT 和 SNSOUT 引脚提供 VCC 供电电压的上拉电阻。系统控制器的供电可以用于这个上拉电压,或者这些引脚可以被上拉到 AVDD 或 DVDD。

同时,官方也给大家推荐整理了连接FET的连接方式,如下图所示

图3 -> 官方给大家整理的

五、芯片规格

电子人都知道每个器件都有它的额定值跟最大值,一旦超过期间就废掉了,所以官方同时也给大家整理了一下,都是一些简单的东西,看后面引脚就能判别了,直接上图。

图4 -> 官方给大家整理的最大值,尽量保证在极值中间

同时官方也给小伙伴们整理了它们推荐的工作区间

图5 -> 官方给大家推荐的参数

Attention:给玩智能车的小伙伴们提个醒,不要过于追求精度,输入的PWM波最大不要超过100kHz

结语

感谢大家的观看,有什么不足之处可以提出,一起共同进步。下一篇将结合本篇内容讲述原理图和PWM控制电机的原理,最后再次诚挚感谢各位观看,如讲的不好大家多多包含。


文档提供:TI
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作者:kun_kun_315

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