許多刷式和步進(jìn)電機應用必須對電流進(jìn)行監控和調節。對于刷式電機，電流信息可用來(lái)確定負載條件的變化或用來(lái)限制啟動(dòng)和失速電流。對于歩進(jìn)電機，高級別的微歩進(jìn)需要調節每一步的電流。

圖1是電流與時(shí)間的關(guān)系圖，顯示了刷式直流電機的啟動(dòng)曲線(xiàn)。在此例中，在電機達到小于1安培的穩態(tài)條件前，電流被限定為約2安培。如果沒(méi)有電流調節，同樣的電機峰值可以達到14安培以上。因此不僅需要過(guò)度設計的電源來(lái)支持這一瞬態(tài)，還需要對電機驅動(dòng)器進(jìn)行額定以可靠地處理峰值電流。

圖1.直流電機電流與時(shí)間

傳統上講，可以在接地路徑中使用外接分流電阻器來(lái)實(shí)現這種電流限制。監控這些分流器上的電壓降，并將其與內部或外部（具體取決于器件）提供的參考電壓進(jìn)行比較。由于滿(mǎn)載電流通過(guò)這些分流器，所以電阻器必須是功率電阻器，且在尺寸幾乎與集成電路本身一樣大（尺寸為3.2 mm x1.6 mm）的情況下達到1206。圖2比較了分流器和DRV8870 DC電機驅動(dòng)器的大小。圖3顯示了帶集成電流感應的DRV8871。在DRV8871中，單個(gè)0402電阻器用于設置限流閾值。如圖3所示，集成電流感應可以節省電路板和組件。

與功率電阻器相比，低功率信號路徑電阻器需要的電路板空間更小，且降低了物料成本（BOM）。此外，電阻器上無(wú)功率損耗，并且在一個(gè)很可能已經(jīng)處于熱預算壓力的設計中又消除一個(gè)熱源。

圖2.帶外接分流器的DRV8870

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圖3.帶集成電流感應的DRV8871

既然已經(jīng)清晰了解了限流和集成電流感應的優(yōu)點(diǎn)，我們還可以通過(guò)IPROPI引腳在最新的刷式直流電機驅動(dòng)器系列中添加監控功能。DRV8873是刷式電機驅動(dòng)器系列的最新產(chǎn)品，可提供與流過(guò)電橋的電流成比例如的模擬電流輸出。該比例電流通過(guò)一個(gè)小型電阻器，可以使用外部微控制器監測與電流成比例的電壓，以確定負載條件的變化并相應地采取措施。有了這種內部電流監控功能，便無(wú)需使用外部功率電阻器和如運算放大器一樣的調節電路。

最后，由于步進(jìn)電機傳統上需要兩個(gè)外部感應電阻器才能將電流返饋給驅動(dòng)器，因此我們可以改進(jìn)步進(jìn)電機，使之更好地受益集成電流感應的PCB尺寸和BOM優(yōu)勢。圖4對傳統驅動(dòng)器PCB占用空間和從內部電流感應中受益的DRV8886AT進(jìn)行了比較。

圖4.電路板布局減小

只有在PCB布局過(guò)程中才能實(shí)現的一個(gè)不太明顯的好處，即選擇具有集成感應功能的器件時(shí)，可以簡(jiǎn)化布局。因此，不再需要繞過(guò)大型外部分流組件進(jìn)行布線(xiàn)，也不需要斷開(kāi)需要更大的軌跡來(lái)承載器件電流的功率、輸出和GND布線(xiàn)。

總之，TI最新系列電機驅動(dòng)器中的集成電流感應可移除BOM中價(jià)格昂貴的功率電阻器，減少電路板尺寸、組件數量，并簡(jiǎn)化PCB布線(xiàn)。

表1.備選器件表