AT8812

AT8812 双通道 H 桥电机驱动芯片 描述 特点 AT8812为打印机和其它电机一体化应用提供一种双通道集 ●双通道H桥电流控制电机驱动器 成电机驱动方案。AT8812有两路H桥驱动，最大输出35V 2A，可 ●驱动两路直流电机或者一个步进电机 驱动两路刷式直流电机，或者一路双极步进电机，或者螺线管或 ●低RDS(ON)电阻 者其它感性负载。双极步进电机可以以整步、2细分、4细分运行， ●2A驱动输出 或者用软件实现高细分。 ●宽电压供电，8V-35V AT8812的每一个桥的功率输出模块由N型功率MOSFET组成， ●2 bits 电流控制，提供4个电流台阶 叫作H桥驱动器。每个桥包含整流电路和限流电路。简单的并行 ●PWM电流整流/限流 数字控制接口，衰减模式可编程。 ●内部3.3V参考电压输出 内部关断功能包含过流保护，短路保护，欠压锁定保护和过温 ●过温关断电路 ●短路保护 保护，并提供一个错误输出管脚。 AT8812提供一种带有裸露焊盘的TSSOP-28封装，能有效改善 ●欠压锁定保护 散热性能，且是无铅产品，引脚框采用100％无锡电镀。 应用 封装形式  POS 打印机  安防相机  办公自动化设备  游戏机  机器人 TSSOP28 with PAD 型号选择 Part Number AT8812 Package TSSOP28 with exposed thermal pad 典型应用原理图 杭州中科微电子有限公司 http://www.icofchina.com/ Page 1 of 14 05/2016, V1.0 AT8812 双通道 H 桥电机驱动芯片 功能结构框图 杭州中科微电子有限公司 http://www.icofchina.com/ Page 2 of 14 05/2016, V1.0 AT8812 双通道 H 桥电机驱动芯片 电路工作极限 at Ta = 25°C Parameter Symbol Conditions Ratings Unit 功率电源 VM -0.3 – 35 V 输出电流 IOUT ±2 A 逻辑输入电压 VIN -0.7 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 推荐工作条件 at Ta = 25°C Min NOM Max Unit 功率电源 VM 8.2 - 35 V 逻辑输入电压 VIN 0 - 5.75 V 连续输出电流 IOUT 0 2 A 参考电压 VREF 1 3.5 V (1) 所有VM管脚必须连接到同一个供电电源。 (2) 芯片大电流工作时，做好芯片散热。 (3) 当 VREF 上的电压为 0V 至 1V 区间，其工作精度是不保证的。 推荐外围设置 1、 DECAY：衰减模式选择。 DECAY 衰减模式 L 慢衰减 悬空 混合衰就 H 快衰减 建议 DECAY 脚悬空，选择混合衰减使用。 2、 V3P3 电容：1uF/10V 3、 RSENSE 电阻，根据 VREF 和目标电流合理设置 ITrip MAX＝VREF／(5×Rs) 根据目标电流，合理选择 Rsense 电阻和 Vref 参考电压，使得 Vsense=Imax*Rsense 在 0.35V—0.45V 之间，然后根据 Vref = 5*Vsense 选择参考电压输入。 4、 逻辑控制说明 杭州中科微电子有限公司 http://www.icofchina.com/ SLEEP H 正常工作 L 休眠 RESET 正常工作 复位 xENBL 正常工作 输出关闭 Page 3 of 14 05/2016, V1.0 AT8812 双通道 H 桥电机驱动芯片 电特性 at Ta = 25°C, VM= 24 V PARAMETER TEST CONDITIONS MIN TYP MAX UNIT POWER SUPPLY IVM VM 静态工作电流 fPWM < 50 kHz 6 8 mA IVMQ VM 休眠电流 SLEEP = L 10 20 uA VUVLO VM 欠压锁定值 VM rising 7.2 7.5 V VHYS VM 欠压迟滞 500 mV LOGIC-LEVEL INPUTS VIL 逻辑输入低电压 0.6 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 IIH 逻辑输入电流_高电平 VIN = 3.3 V Rpd 输入内部下拉电阻 SLEEP 2 V 5.25 V 0.45 -20 Other tDEG 0.7 输入防抖动延迟 V 20 uA 100 uA 1 MΩ 100 kΩ 450 ns nFAULT OUTPUT (OPEN-DRAIN OUTPUT) VOL 输出低电平 IO = 5 mA 0.5 V IOH 输出高电平漏电流 VO = 3.3 V 1 uA 0.8 V DECAY INPUT VIL 输入低电平阈值 0 VIH 输入高电平阈值 2 IIN 输入电流 V -40 40 uA H-BRIDGE FETS 高侧 FET 导通电阻 RDS(ON) 低侧 FET 导通电阻 IOFF I O = 1A，TJ = 25°C 250 I O = 1A，TJ = 85°C 280 I O = 1A，TJ = 25°C 230 I O = 1A，TJ = 85°C 260 -1 输出关断漏电流 杭州中科微电子有限公司 http://www.icofchina.com/ Page 4 of 14 mΩ 1 05/2016, V1.0 uA AT8812 双通道 H 桥电机驱动芯片 MOTOR DRIVER fPWM 电流控制 PWM 频率 Internal PWM frequency 50 kHz tR 上升时间 VM =24V, 22Ω to GND, 10% to 90% 180 ns tF 下降时间 VM =24V, 22Ω to GND, 10% to 90% 150 ns tDEAD 死区时间 400 ns PROTECTION CIRCUITS IOCP 过流峰值 tDEG OCP 防抖动延时 tTSD 过温阈值 2.5 5 1.08 Die temperature 150 160 A us 180 ℃ 3 uA CURRENT CONTROL IREF xVREF 输入电流 xVREF = 3.3V VTRIP xISEN 峰值电压 xVREF = 3.3 V, 100% current setting 636 660 685 xVREF = 3.3 V, 71% current setting 445 469 492 xVREF = 3.3 V, 38% current setting 225 251 276 AISEN ISEN 电流增益 tBLANK 消隐时间 -3 mV 5 V/V 1.88 us SLEEP MODE tWAKE 休眠唤醒时间 杭州中科微电子有限公司 http://www.icofchina.com/ nSLEEP inactive high to H-bridge on Page 5 of 14 50 200 05/2016, V1.0 us AT8812 双通道 H 桥电机驱动芯片 模块功能描述 AT8812 为刷式直流电机或者步进电机提供一种集成的驱动方案。芯片内部集成双通道 H 桥和整流电路。 AT8812 的供电范围为 8V 到 35V，并提供 2A 的连续输出。简单的 PWM 接口允许简单的接口控制电路。衰减 模式通过 DECAY 选择。AT8812 还包含一个低功耗睡眠模式，允许不需要驱动芯片的时候节省功耗。 PWM Motor Drivers AT8812 包含两路 H 桥电机驱动电路，使用 PWM 电流控制。下图显示电路功能模块： 内部电机控制电路 注：所有的 VM 管脚需连接在一起。 杭州中科微电子有限公司 http://www.icofchina.com/ Page 6 of 14 05/2016, V1.0 AT8812 双通道 H 桥电机驱动芯片 Bridge Control 输入管脚 xPHASE 控制 H 桥的电流方向，xENBL 控制 H 桥的使能。下表显示了彼此间的逻辑关系。 xENBL xPHASE xOUT1 xOUT2 0 x Z Z 1 1 H L 1 0 L H H 桥控制逻辑表 Current Control 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。在步进电机应用中，电流控制功能始终存在。 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， xISEN 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 1.88us。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 xISEN 管脚上的电流检测电阻上的电压乘以一个 5 倍因子和一个参 考电压决定。参考电压通过 xVREF 输入，可通过 2bits DAC 设置 100%、71%、38%电流水平。以下公式为 100% 计算目标电流： 举个例子：假如使用了一个 0.5Ω的电阻，参考电压为 3.3V，这样目标电流为 1.32A。 注意：假如电流控制功能不需要使用，xISEN 管脚需直接接地。 两个 xI1、xI0 输入引脚控制 H 桥的电流台阶，功能如下表： xI1 xI0 相对电流 1 1 0 1 0 38% 0 1 71% 0 0 100% 注：当 xI1 和 xI0 都为 1 时，H 桥是关闭，没有电流流通。 Decay Modes 在 PWM 电流整流期间，H 桥被使能，这样驱动流过电机桥臂的电流直到 PWM 斩波电流阈值达到。电流路径 在下图的示例 1 中描述。图中描述的电流方向定义为正向。 一旦 PWM 斩波电流阈值达到，H 桥可以工作在两种不同的状态，快衰或者慢衰。 在快衰减模式，一旦 PWM 斩波电流阈值达到，H 桥反转输出状态，使得桥臂电流反方向流通。当桥臂电流 接近 0 时，H 桥被禁止，这样防止反向电流流通。快衰减电流路径在下图的示例 2 表示。 在慢衰减模式，通过使能两路低压侧的 FET，使得桥臂电流续流，下图示例 3 表示了慢衰减的电流路径。 杭州中科微电子有限公司 http://www.icofchina.com/ Page 7 of 14 05/2016, V1.0 AT8812 双通道 H 桥电机驱动芯片 衰减模式 AT8812 支持快衰、慢衰和混合衰减，由 DECAY 的输入状态决定：逻辑低电平选择慢衰减；开路选择混合衰 减；高电平选择快衰减。DEACY 管脚内置 130KΩ的上拉电阻和 80KΩ的下拉电阻。所以当 DECAY 管脚开路或者 不使用时，默认的衰减方式是混合衰减。 在混合衰减模式，开始是快衰减，经过一段固定关闭时间（PWM 周期的 33%），开启慢衰减，直至 PWM 周 期结束。 nSLEEP、nRESET Operation nRESET 管脚输入低电平时，芯片复位内部逻辑，同时禁止 H 桥，所以逻辑输入是被忽略的。 nSLEEP 管脚输入为低电平时，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，V3P3 输出被禁止，同时内部所有时钟也是停止工作的，所有的逻辑输入 都被忽略。当其输入翻转为高电平时，系统恢复到正常的操作状，为了内部电荷泵恢复稳定工作，在 SLEEP 恢复 高电平并延时 200us 后再进行正常操作。 保护电路 AT8812 有过流保护，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，nFAULT 管脚输出一个低电平脉冲。若要恢复 正常工作，需 RESET 一下或者 SLEEP 一下或者重新上电。 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与 xISEN 电阻。 杭州中科微电子有限公司 http://www.icofchina.com/ Page 8 of 14 05/2016, V1.0 AT8812 双通道 H 桥电机驱动芯片 过温保护 (TSD) 如果结温超过安全限制阈值，H 桥的作用 FET 被禁止，nFAULT 管脚输出低电平。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。nFAULT 管脚输出低电平当欠压情况出现时。 杭州中科微电子有限公司 http://www.icofchina.com/ Page 9 of 14 05/2016, V1.0 AT8812 双通道 H 桥电机驱动芯片 电路应用信息 两路刷式 DC 电机控制 若不需要电流限制，可将 RS1、RS2 限流电阻省去。也可用 I0、I1 来代替 EN 的功能。 双极步进电机模式 电流设置：I = VREF / (5*RS) 杭州中科微电子有限公司 http://www.icofchina.com/ Page 10 of 14 05/2016, V1.0 AT8812 双通道 H 桥电机驱动芯片 驱动参考时序表 Full 1 1/2 1/4 1 1 2 3 2 4 5 3 6 7 4 8 Phase A AI0 AI1 APHASE 0 H H X 2 38 L H 3 71 H 4 100 5 Phase B BI0 BI1 BPHASE 100 L L 1 1 100 L L 1 L 1 66 H L 1 L L 1 33 L H 1 100 L L 1 0 H H X 6 100 L L 1 33 L H 0 7 71 H L 1 66 H L 0 8 38 L H 1 100 L L 0 9 0 H H X 100 L L 0 10 38 L H 0 100 L L 0 11 71 H L 0 66 H L 0 12 100 L L 0 33 L H 0 13 100 L L 0 0 H H X 14 100 L L 0 33 L H 1 15 71 H L 0 66 H L 1 16 38 L H 0 100 L L 1 % % X 代表任意电平。 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 芯片所有的地线都应连接在一起，且连线还应改尽可能的短。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 0.5V，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＝0.5/ITRIP max 热保护 当内部电路结温超过 165℃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 45℃。 杭州中科微电子有限公司 http://www.icofchina.com/ Page 11 of 14 05/2016, V1.0 AT8812 双通道 H 桥电机驱动芯片 管脚定义 TOP VIEW TSSOP28-PP 杭州中科微电子有限公司 http://www.icofchina.com/ Page 12 of 14 05/2016, V1.0 AT8812 双通道 H 桥电机驱动芯片 管脚列表 NAME PIN Pin EXTERNAL COMPONENTS Description OR CONNECTIONS POWER AND GROUND GND 14、28 PPAD - VMA 芯片地 所有GND管脚和芯片裸焊盘需接到电源地。 4 A H桥电源 电机电源，所有VM管脚需接在一起，且做好电源滤波。 VMB 11 B H桥电源 V3P3OUT 15 3.3V整流输出 外接1uF电容到地做滤波，可给参考电压VREF供电。 CP1 1 电荷泵电容 两管脚间加0.1uF电容。 CP2 2 VCP 3 高侧栅极驱动 加0.1uF电容到VM。 AENBL 21 A H桥使能输入 逻辑高电平，A H桥使能输出；逻辑低电平，A H桥输出关闭。 APHASE 20 A H桥输出方向控制 逻辑高电平，AOUT1输出高，AOUT2输出低。 AI0 24 A H桥电流设置 AI1 AI0 = AI1 25 BENBL 22 B H桥使能输入 逻辑高电平，B H桥使能输出；逻辑低电平，B H桥输出关闭。 BPHASE 23 B H桥输出方向控制 逻辑高电平，BOUT1输出高，BOUT2输出低。 BI0 26 B H桥电流设置 BI1 BI0 = BI1 27 nSLEEP 17 休眠模式输入 逻辑高电平，芯片正常工作；逻辑低电平，芯片进入低功耗休眠模式 DECAY 19 衰减模式选择输入 低电平=慢衰减；悬空=混合衰减；高电平=快衰减。 nRESET 16 复位输入 高电平，芯片正常工作；低电平，芯片进入复位状态。 AVREF 12 A H桥参考电压输入 参考电压输入，来设定驱动电流。可外接可编程DAC来实现高细分，或者接到固 BVREF 13 B H桥参考电压输入 定参考电压（如V3P3OUT）。建议外接10nF电容到地。 18 错误状态输出 OD输出，若使用需外接上拉电阻。当出现过温或过流时，输出低电平。 6 A H桥 CONTROL 00 → 100% ， 01 → 71% ， 10 → 38% ， 11 → 0% 00 → 100% ， 01 → 71% ， 10 → 38% ， 11 → 0% STATUS nFAULT OUTPUT AISEN A H桥检流端，接检流电阻到地，若不需要限流，直接接地。 ground / Isense BISEN 9 B H桥 B H桥检流端，接检流电阻到地，若不需要限流，直接接地。 AOUT1 5 Bridge A output 1 A H桥输出， AOUT2 7 Bridge A output 2 定义正向电流为 AOUT1 → AOUT2 BOUT1 10 Bridge B output 1 B H桥输出， BOUT2 8 Bridge B output 2 ground / Isense 杭州中科微电子有限公司 http://www.icofchina.com/ 定义正向电流为 BOUT1 → BOUT2 Page 13 of 14 05/2016, V1.0 AT8812 双通道 H 桥电机驱动芯片 封装信息 TSSOP28 with exposed thermal pad 杭州中科微电子有限公司 http://www.icofchina.com/ Page 14 of 14 05/2016, V1.0