AT8870

AT8870 杭州中科微电子有限公司 单通道直流有刷电机驱动芯片 描述 特点 AT8870是一款直流有刷电机驱动器，适用于打印机、电器、 ●单通道H桥电机驱动器 工业设备以及其他小型机器。两个逻辑输入控制H桥驱动器，该 ●宽电压供电，6.5V-28V 驱动器由四个N-MOS组成，能够以高达3.6A的峰值电流双向控制 ●低RDS(ON)电阻，350mΩ（HS+LS） 电机。利用电流衰减模式，可通过对输入进行脉宽调制(PWM) 来 ●3.6A峰值驱动输出，2.2A连续驱动输出 控制电机转速。如果将两个输入均置为低电平，则电机驱动器将 ●PWM控制接口 进入低功耗休眠模式。 ●支持低功耗休眠模式 AT8870集成电流限制功能，该功能基于模拟输入VREF以及 ●过温关断电路 ISEN引脚的电压。该器件能够将电流限制在某一已知水平，这可 ●短路保护 显著降低系统功耗要求，并且无需大容量电容来维持稳定电压， ●欠压锁定保护 尤其是在电机启动和停转时。 ●自动故障恢复 内部关断功能包含过流保护，短路保护，欠压锁定和过温保护。 AT8870提供一种带有裸露焊盘的ESOP8封装，能有效改善散热 封装形式 性能，且是无铅产品，符合环保标准。 应用  打印机及办公自动化设备  电器  机器人  工业设备 ESOP8 型号选择 订货型号 封装 包装 AT8870 ESOP8 编带，4000颗/盘 典型应用原理图 www.icofchina.com Page 1 of 12 AT8870-S409-V1.1 AT8870 杭州中科微电子有限公司 单通道直流有刷电机驱动芯片 版本更新记录 日期 2017.09 2018.04 2020.3 www.icofchina.com 版本 V0.1 V1.0 V1.1 Page 2 of 12 内容 初始版本 正式版本 增加包装信息 AT8870-S409-V1.1 AT8870 杭州中科微电子有限公司 单通道直流有刷电机驱动芯片 管脚定义 TOP VIEW 管脚列表 管脚名 管脚序号 管脚描述 外部元器件及连接 电源与地 GND 1 PPAD - VM 5 芯片地 GND管脚和芯片裸焊盘接到电源地 芯片电源 芯片电源和电机电源，做好电源滤波 控制逻辑 IN1 3 IN2 2 VREF ISEN 逻辑输入 控制H桥输出状态，内置下拉电阻 4 H桥参考电压输入 参考电压输入，来设定驱动峰值电流 7 H桥 检流输入/地 H桥检流端，接检流电阻到地，若不需要限流，直接接地 输出 OUT1 6 H桥输出 1 H桥输出， OUT2 8 H桥输出 2 定义正向电流为 OUT1 → OUT2 www.icofchina.com Page 3 of 12 AT8870-S409-V1.1 AT8870 杭州中科微电子有限公司 单通道直流有刷电机驱动芯片 电路工作极限 at TA = 25°C 参数 符号 功率电源 测试条件 范围 单位 VM -0.3 – 32 V 输出峰值电流 IPEAK ±3.6 A 逻辑输入电压 VIN -0.5 to 7 V Sense 电压 VSENSE -0.3 to 0.5 V 工作温度 TA -40 to 85 °C 最大结温 TJ(max) 150 °C 储藏温度 Tstg -55 to 150 °C Range S 热阻特性 at TA = 25°C ESOP 热计量 单位 8PINS θJA - 硅核到环境的热阻系数(*) 35 °C/W (*)自然对流条件下硅核到环境的热阻系数是通过在 JESD51-7 中所指定的 JEDEC 标准高 K 值电路板上进行仿真模拟获得，环境条件如 JESD51-2a 中所述。 推荐工作条件 at TA = 25°C 参数 符号 最小 典型 最大 单位 功率电源 VM 6.5 - 28 V 连续输出电流 IOUT 0 - 1.8 A 峰值输出电流 IPEAK 0 - 2.5 A 逻辑输入电压 VIN 0 - 5.25 V 逻辑输入频率 fPWM 0 - 100 kHz 参考电压 VREF 0.5 - 5 V (1) 芯片大电流工作时，需要做好芯片散热。 www.icofchina.com Page 4 of 12 AT8870-S409-V1.1 AT8870 杭州中科微电子有限公司 单通道直流有刷电机驱动芯片 电气特性 at TA = 25°C, VM= 24 V 参数 测试条件 最小 典型 最大 单位 电源供电 IVM VM 静态工作电流 fPWM < 50 kHz 4 10 mA IVMQ VM 休眠电流 IN1 = IN2 = 0 V 10 20 uA VUVLO VM 欠压锁定值 VM 上升 5.3 5.6 V VHYS VM 欠压迟滞 300 VIL 逻辑输入低电压 0.5 VIH 逻辑输入高电压 VHYS 逻辑输入迟滞 IIL 逻辑输入电流_低电平 VIN = 0 V IIH 逻辑输入电流_高电平 VIN = 3.3 V Rpd 输入内部下拉电阻 100 kΩ tDEG 输入防抖动延迟 450 ns tSLEEP 进入休眠状态延迟 mV 逻辑输入 1.5 0.7 V 5.25 V 0.25 -20 1 V 20 uA 100 uA 1.5 ms H 桥 FETS RDS(ON) IOFF 高侧 FET 导通电阻 IO = 1A，TJ = 25°C 200 低侧 FET 导通电阻 IO = 1A，TJ = 25°C 150 -1 输出关断漏电流 mΩ 1 uA 电机驱动 tOFF 电流衰减时间 内部 PWM 固定关断时间 25 us tR 上升时间 VM =24V, 22Ω to GND, 10% to 90% 120 ns tF 下降时间 VM =24V, 22Ω to GND, 10% to 90% 90 ns tDEAD 死区时间 300 ns AISEN ISEN 电流增益 10 V/V tBLANK 消隐时间 2 us 保护电路 IOCP 过流峰值 tDEG OCP 防抖动延时 2 us tRETRY 过流重复周期 3 ms TSD 过温阈值 THYS 过温迟滞 www.icofchina.com 4.5 150 结温 5 160 40 Page 5 of 12 6 180 A ℃ ℃ AT8870-S409-V1.1 AT8870 杭州中科微电子有限公司 单通道直流有刷电机驱动芯片 模块功能描述 AT8870是一款刷式直流电机驱动器，VM单电源供电，内置电荷泵。两个逻辑输入控制H桥驱动器，该驱 动器由四个N-MOS组成，能够以高达3.6A的峰值电流双向控制电机。该芯片利用电流衰减预置最大输出电流， 能够将电流限制在某一已知水平。如果将两个输入均置为低电平，则电机驱动器将进入低功耗休眠模式。 内部关断功能包含过流保护，短路保护，欠压锁定和过温保护。 H 桥控制逻辑 输入管脚 IN1、IN2 控制 H 桥的输出状态。下表显示了彼此间的逻辑关系。 IN1 IN2 OUT1 OUT2 功能 0 0 Z Z 滑行，休眠 1 0 H L 正转 0 1 L H 反转 1 1 L L 刹车 H 桥控制逻辑表 逻辑输入也可以使用 PWM 控制来达到调速功能。当用 PWM 波控制一个桥臂时，并且在驱动电流为关断 时，由于电机的电感特性要求电流连续流通。这个电流叫做续流。为了操作这种电流，H 桥可以操作在两种不 同的状态，快衰减或者慢衰减。在快衰减模式，H 桥是被禁止的，续流电流流经体二极管；在慢衰减模式，电 机的下臂是短路的。 当 PWM 控制用于快衰模式，PWM 信号控制一个 xIN 管脚，而另一个管脚维持低电平；当运用于慢衰减， 另一管脚维持高电平。 IN1 IN2 功能 PWM 0 正转 PWM, 快衰减 1 PWM 正转 PWM, 慢衰减 0 PWM 反转 PWM, 快衰减 PWM 1 反转 PWM, 慢衰减 PWM 控制电机转速 下图显示了在不同驱动和衰减模式下的电流通路。 不同驱动与衰减模式下的电流通路 www.icofchina.com Page 6 of 12 AT8870-S409-V1.1 AT8870 杭州中科微电子有限公司 单通道直流有刷电机驱动芯片 电流控制 通过固定频率的 PWM 电流整流器，流过电机驱动桥臂的电流是被限制的或者说是被控制的。在 DC 电机应 用中，电流控制功能作用于限制开启电流和停转电流。 当一个 H 桥被使能，流过相应桥臂的电流以一个斜率上升，此斜率由直流电压 VM 和电机的电感特性决定。 当电流达到设定的阈值，驱动器会关闭此电流，直到下一个 PWM 循环开始。注意，在电流被使能的那一刻， ISEN 管脚上的电压是被忽略的，经过一个固定时间后，电流检测电路才被使能。这个消隐时间一般固定在 2us。 这个消隐时间同时决定了在操作电流衰减时的最小 PWM 时间。 PWM 目标电流是由比较器比较连接在 ISEN 管脚上的电流检测电阻上的电压乘以一个 10 倍因子和一个参考 电压决定。参考电压通过 VREF 输入。以下公式为 100%计算目标电流： I TRIP  VREF VREF  AV  RISEN 10  RISEN 举例：假如使用了一个 0.15Ω的电阻，参考电压为 3.3V，这时目标电流为 2.2A。 注意：假如电流控制功能不需要使用，ISEN 管脚需直接接地。 电流衰减时序 当电流达到 ITRIP，H 桥的两个下管打开，维持一个 tOFF 时间（25us），然后相应上管再打开。 死区时间 当输出由高电平转变成低电平，或者由低电平转变为高电平，死区时间的存在是为了防止上下管同时导通。 死区时间内，输出是一个高阻态。当需要在输出上测量死区时间，需要根据相应管脚当时的电流方向来测量。 如果电流是流出此管脚，此时输出端电压是低于地电平一个二极管压降；如果电流是流入此管脚，此时输出端 电压是高于电源电压 VM 一个二极管压降。 死区时间 www.icofchina.com Page 7 of 12 AT8870-S409-V1.1 AT8870 杭州中科微电子有限公司 单通道直流有刷电机驱动芯片 休眠模式 当 IN1、IN2 都为低，维持 1ms 以上，器件将进入休眠模式，从而大大降低器件空闲的功耗。进入休眠模式 后，器件的 H 桥被禁止，电荷泵电路停止工作。在 VM 上电时候，如果 IN1、IN2 都为低，芯片会进入休眠模式。 当 IN1 或 IN2 翻转为高电平且至少维持 5us，经过约 50us 延迟，芯片恢复到正常的操作状态。 保护电路 AT8870 有过流保护，短路保护，过温保护和欠压保护。 过流保护 (OCP) 在每一个 FET 上有一个模拟电流限制电路，此电路限制流过 FET 的电流，从而限制门驱动。如果此过流模 拟电流维持时间超过 OCP 脉冲时间，H 桥内所有 FET 被禁止。经过一个 OCP 尝试时间（tOCP），驱动器会被重 新使能。如果这个错误条件仍然存在，上述这个现象重复出现。如果此错误条件消失了，驱动恢复正常工作。 H 桥上臂和下臂上的过流条件是被独立检测的。对地短路，对 VM 短路，和输出之间短路，都会造成过流 关闭。注意，过流保护不使用 PWM 电流控制的电流检测电路，所以过流保护功能不作用于 ISEN 电阻。 过温保护 (TSD) 如果结温超过安全限制阈值，H 桥的 FET 被禁止。一旦结温降到一个安全水平，所有操作会自动恢复正常。 欠压锁定保护 (UVLO) 在任何时候，如果 VM 管脚上的电压降到低于欠压锁定阈值，内部所有电路会被禁止，内部所有复位。当 VM 上的电压上升到 UVLO 以上，所有功能自动恢复。 www.icofchina.com Page 8 of 12 AT8870-S409-V1.1 AT8870 杭州中科微电子有限公司 单通道直流有刷电机驱动芯片 电路应用信息 单路刷式 DC 电机控制 限制峰值电流 2.2A。 版图注意事项 PCB 板上应覆设大块的散热片，地线的连接应有很宽的地线覆线。为了优化电路的电特性和热参数性能，芯 片应该直接紧贴在散热片上。 对电极电源 VM，应该连接不小于 47uF 的电解电容对地耦合，电容应尽可能的靠近器件摆放。 为了避免因高速 dv/dt 变换引起的电容耦合问题，驱动电路输出端电路覆线应远离逻辑控制输入端的覆线。 逻辑控制端的引线应采用低阻抗的走线以降低热阻引起的噪声。 地线设置 一个位于器件下的星状发散的地线覆设，将是一个优化的设计。在覆设的地线下方增加一个铜散热片会更 好的优化电路性能。 电流取样设置 为了减小因为地线上的寄生电阻引起的误差，马达电流的取样电阻 RS 接地的地线要单独设置，减小其他因 素引起的误差。单独的地线最终要连接到星状分布的地线总线上，该连线要尽可能的短，对小阻值的 RS，由于 RS 上的压降 V  I  RS 为 0.33V，PCB 上的连线压降与 0.2V 的 电压将显得不可忽视，这一点要考虑进去。 PCB 尽量避免使用测试转接插座，测试插座的连接电阻可能会改变 RS 的大小，对电路造成误差。RS 值的选 择遵循下列公式： RS  0.33 / I TRIPmax 过热保护 当内部电路结温超过 160℃时，过温模块开始工作，关断内部多有驱动电路。过温保护电路只保护电路温度 过高产生的问题，而不应对输出短路的情况产生影响。热关断的阈值窗口大小为 40℃。 www.icofchina.com Page 9 of 12 AT8870-S409-V1.1 AT8870 杭州中科微电子有限公司 单通道直流有刷电机驱动芯片 编带料盘信息 A0 料槽宽度 B0 料槽长度 K0 料槽厚度 W 载带整体宽度 P1 相邻槽中心间距 编带 PIN1 方位象限分配 器件 封装 类型 封装 标识 管脚 数 SPQ 料盘 直径 (mm) 料盘 宽度 (mm) A0 (mm) B0 (mm) K0 (mm) P1 (mm) W (mm) Pin1 象限 AT8870 ESOP - 8 4000 330 12 6.55 5.2 2 8 12 Q1 www.icofchina.com Page 10 of 12 AT8870-S409-V1.1 AT8870 杭州中科微电子有限公司 单通道直流有刷电机驱动芯片 编带料盘包装尺寸 器件 封装类型 封装标识 管脚数 SPQ 长度(mm) 宽度(mm) 高度(mm) AT8870 ESOP - 8 4000 400 343 60 www.icofchina.com Page 11 of 12 AT8870-S409-V1.1 AT8870 杭州中科微电子有限公司 单通道直流有刷电机驱动芯片 封装信息 ESOP8 符号 毫米(mm) MIN NOM MAX A —— —— 1.65 A1 0.05 —— 0.15 A2 1.30 1.40 1.50 A3 0.60 0.65 0.70 b 0.39 —— 0.47 D 4.80 4.90 5.00 E 5.80 6.00 6.20 E1 3.80 3.90 4.00 e 1.27(BSC) h 0.25 —— 0.50 L 0.50 0.60 0.80 L1 θ www.icofchina.com Page 12 of 12 1.05(REF) 0 —— e1 0.10(REF) D1 3.10(REF) E2 2.21(REF) 8° AT8870-S409-V1.1