圖1：電池供電系統(tǒng)：可視門鈴、智能電表和電子智能鎖

 

為這些應(yīng)用設(shè)計電機驅(qū)動系統(tǒng)時，常見的挑戰(zhàn)包括：滿足持久、彈性和安全的電機運行需求；不斷縮小的印刷電路板(PCB)空間；以及滿足各種系統(tǒng)要求。在考慮電機驅(qū)動器電流消耗時，需要特別關(guān)注：集成電路(IC)和必要的元件板尺寸；設(shè)計簡化、靈活性和可擴展性，以滿足多種平臺類型的需求。

 

降低功耗

 

對于智能鎖、可視門鈴、煤氣表和水表等電池供電和電機驅(qū)動的系統(tǒng)，設(shè)計的一個重點在于通過在不主動驅(qū)動電機時保持低電流消耗來降低整體功耗，使得消費者不必經(jīng)常更換電池。如果您對這些應(yīng)用的實現(xiàn)感興趣，TI提供了適用于電子智能鎖和IP網(wǎng)絡(luò)攝像機紅外截止濾光器的參考設(shè)計。

 

下面我們將使用如下器件來比較兩種在不驅(qū)動電機時降低H橋功耗的方法：

 

●     電池和電機驅(qū)動電路之間的離散負(fù)載開關(guān)，用于連接或移除電源；

●     TI的DRV8210 等器件，具有專用的低功耗睡眠模式，其典型睡眠電流為37nA。 

 

與第一種器件相比，第二種器件減少了多達50%的PCB空間，并在連接H橋電源時去除了功耗元件。請參閱圖2。

 

圖2：(a) 使用外部截斷開關(guān)、具有低功耗睡眠功能的H橋的簡單實現(xiàn)；(b)有自動睡眠模式的TI DRV8210

 

減小PCB和電機驅(qū)動子系統(tǒng)尺寸

 

現(xiàn)代智能電表和其他低壓電機驅(qū)動應(yīng)用變得越來越先進，集成了傳感、無線和有線通信、電源管理和許多其他模塊，如圖3所示。

 

圖3：旋轉(zhuǎn)式水表的參考設(shè)計

 

這些模塊的數(shù)量眾多，這意味著必須確保諸如電機驅(qū)動器和周圍元件之類的子系統(tǒng)使用盡可能少的PCB空間。圖4示出了一種常用的離散H橋?qū)崿F(xiàn)，用于驅(qū)動低壓有刷直流電機。然而，該H橋不具備一些必要的功能，如過流保護、欠壓鎖定、熱關(guān)斷和死區(qū)時間控制，這需要額外的固件和硬件方面的工作。

 

圖4：H橋和基礎(chǔ)周圍電路的離散實現(xiàn)；PCB面積為16mm x 25mm或400mm2

 

與離散實現(xiàn)相比，DRV8220等電機驅(qū)動器（其封裝規(guī)格為4mm2或1.92mm2）可將PCB空間減少93%或以上，如圖5所示。查看技術(shù)文檔“離散還是集成，風(fēng)險并不那么大”以詳細了解我們的電機驅(qū)動器如何減少布板空間和元件數(shù)量。此外，包括DRV8220在內(nèi)的所有TI有刷直流電機驅(qū)動器都提供集成的死區(qū)時間控制和針對過熱、欠壓鎖定和過流事件的保護功能，從而減少了對額外元件的需求，進一步減小了PCB空間。

 

圖5：DRV8220DSG集成電機驅(qū)動器布局；PCB面積為4.5mm x 4.4mm，或19.8mm2

 

設(shè)計靈活性、簡化、可重用性和可擴展性

 

樓宇自動化、電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和個人電子產(chǎn)品中的許多應(yīng)用程序都有多個具有不同系統(tǒng)要求的平臺。以設(shè)計皂液器、自動馬桶、紙巾分配器和類似應(yīng)用的智能衛(wèi)生設(shè)備公司為例，如圖6所示。這些應(yīng)用需要不同類型的自動化負(fù)載：用于分配閥的雙向有刷直流電機、用于沖洗定量閥的鎖上螺線管和用于紙巾分配的單向有刷直流電機。

 

圖6：常見的電機驅(qū)動智能衛(wèi)生設(shè)備應(yīng)用

 

理想情況下，你可以針對所有這些場景使用靈活的解決方案，但這通常需要花費大量時間和精力來尋找在電壓和電流范圍內(nèi)支持引腳兼容的離散元件或IC。實現(xiàn)這種簡化、可擴展性和接口靈活性能夠使用相同或相似驅(qū)動器驅(qū)動不同電機、繼電器、螺線管和其他類型負(fù)載。此外，還考慮到了設(shè)計的可重用性，從而大大縮短上市時間。有關(guān)DRV8210電機驅(qū)動器系列如何幫助實現(xiàn)這些優(yōu)勢的更多詳細信息，請參閱DRV8210數(shù)據(jù)表的第9節(jié)。

 

如本文所述，樓宇自動化和電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用中的眾多低壓和電池供電平臺要求電機驅(qū)動器具有靈活、可擴展和易于設(shè)計的特點。同時，這些電機驅(qū)動系統(tǒng)必須提供強大的低功耗睡眠模式，以最大限度地延長電池運行時間，并且只占用PCB一小部分面積，以便為其它系統(tǒng)元件留出足夠的空間。查看低壓H橋電機驅(qū)動器，了解有關(guān)TI如何實現(xiàn)小尺寸、低功耗和設(shè)計可擴展性這些優(yōu)勢的更多信息。

 

 

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