在需要同时驱动两个直流电机或一台双极步进电机的应用中,工程师常常面临一个选择:是用两颗单通道H桥驱动芯片分别控制,还是寻找一颗能够集成双路H桥的驱动芯片?前者占用更多PCB面积和物料成本,后者则能在单颗芯片内完成双路独立控制,简化系统设计。对于舞台灯光、安防相机、办公自动化、游戏机、机器人等需要多电机协同或步进电机驱动的产品,双通道驱动芯片的价值尤为突出。当母线电压达到24V甚至36V时,芯片的耐压能力和散热性能更成为选型的决定性因素。
率能半导体推出的SS6811H正是一款为满足这一需求而设计的双通道集成电机驱动芯片。它具有两路H桥驱动,每路H桥可提供最大输出满量程电流1.6A (在24V和Ta=25℃适当散热条件下),可驱动两个刷式直流电机,或者一个双极步进电机,或者螺线管或者其他感性负载。工作电压范围8.2V至38V ,24V时RDS(ON)典型值为720mΩ(HS+LS) 。SS6811H提供了一种低功耗睡眠模式来关断内部电路,以达到非常低的静态电流。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保护 。芯片采用带有裸露焊盘的16Pins eTSSOP封装(5.0mm×6.4mm),能有效改善散热性能。
从舞台灯光的旋转和俯仰电机,到安防相机的云台和变焦电机;从办公自动化设备的进纸和扫描电机,到游戏机的振动马达和机器人关节------本文将深入解析SS6811H的核心特性及其最适配的应用战场。
一、双通道H桥集成 + 1.6A满量程电流 + 8.2V-38V宽电压 → 中高压双路驱动的性能标杆
SS6811H最核心的价值在于其双通道H桥架构。芯片内部集成了两个完整的H桥驱动电路,每个H桥可独立控制一个直流有刷电机。两颗H桥意味着单颗芯片即可同时驱动两个电机,例如舞台灯光中的水平旋转电机和垂直俯仰电机,或安防相机中的云台电机和变焦电机。
对于步进电机应用,SS6811H的两个H桥可以分别驱动步进电机的两个绕组。通过MCU按照步进电机的励磁顺序控制ENA、PWMA、ENB、PWMB四个输入引脚,即可实现双极步进电机的驱动。每个H桥的最大输出满量程电流为1.6A(24V,Ta=25℃,适当散热条件下),足以驱动中小型步进电机和直流有刷电机。
工作电压范围为8.2V至38V,精准覆盖了舞台灯光、安防相机、办公自动化设备中常见的12V、24V和36V供电系统。VM引脚绝对最大额定值为40V,为36V系统在负载突甩或发电机调节时产生的电压尖峰留出了充足的安全裕量。
低导通电阻是SS6811H的一大亮点 。在24V、IO=1A、TJ=25℃条件下,上管和下管的导通阻抗典型值均为0.36Ω ,高侧+低侧总导通电阻典型值为720mΩ 。在1.6A满量程电流下,H桥上的导通压降约为1.6A×0.72Ω=1.15V,电机两端可获得接近电源电压的有效驱动电压。从损耗角度计算,1.6A电流下H桥总损耗约1.6²×0.72=1.84W。SS6811H采用eTSSOP16封装,带有裸露焊盘,结到环境热阻θJA为45℃/W,结到外壳热阻θJC为10℃/W,通过将散热焊盘可靠焊接至PCB地平面并布置散热过孔,可以有效将热量传导至电路板,确保芯片在1.6A满量程电流下不触发过热保护。
二、PWM控制接口 + 限流调节 + 混合衰减模式 → 精密电流控制与平稳驱动
SS6811H具有PWM控制接口 ,通过ENA和PWMA控制A通道,ENB和PWMB控制B通道。ENA使能控制A通道输出,逻辑高电平A通道工作;PWMA控制A通道电流方向,逻辑高电平电流由AOUT1流向AOUT2。同理,ENB使能控制B通道输出,PWMB控制B通道电流方向。逻辑真值表清晰定义了输出状态:当ENx为低电平时,OUTx1和OUTx2均为高阻态;当ENx为高电平、PWMx为低电平时,OUTx1为低电平、OUTx2为高电平;当ENx为高电平、PWMx为高电平时,OUTx1为高电平、OUTx2为低电平。输入控制引脚均有约100kΩ内部下拉电阻,确保在MCU未初始化或引脚悬空时,芯片处于待机状态,避免误动作。
限流调节功能是SS6811H的核心优势之一。通过电机绕组的电流由固定频率PWM电流调节或斩波电流来调节。当开启H桥时,通过绕组电感的电流以一定的速率上升,该速率由直流电压和绕组电感决定。一旦电流到达当前的斩波阈值,关断H桥以禁止电流上升,直到下一个PWM周期的开始。根据不同的应用,通过改变VREF引脚的电压来改变限流的大小。对于步进电机,通常都采用限流调节,可以限制步进电机的峰值电流;对于直流电机,电流调节用来限制电机的启动和堵转电流。数据手册给出了限流值与VREF电压的关系曲线,VREF电压范围为1V至3.5V,对应限流值从约0.4A到2.0A。
在PWM电流斩波期间,一旦达到斩波电流阈值,H桥进入混合衰减模式 ,设定总衰减时间为固定时间15μs ,在该衰减时间的30%为快衰减,然后在剩余时间内切换为慢衰减,直到下一个新的周期开始。这一混合衰减模式在不增加输出电流纹波的情况下改善了电流控制特性,使电机运行更加平稳高效。
三、低功耗睡眠模式 + 内置3.3V基准 + 全面保护 → 安全与节能兼顾
SS6811H具有低功耗睡眠模式 。当SLEEP设置为低电平时,芯片进入低功耗睡眠状态,H桥被禁用,栅极驱动电荷泵停止工作,V3P3OUT稳压器被禁用,所有内部时钟停止。在这种状态下所有输入均被忽略,直到SLEEP变为高电平。睡眠模式下,VM=24V、SLEEP=0V时,静态电流典型值仅520μA 。当从睡眠模式返回时,在马达驱动完全运行之前,需要约1ms的唤醒时间。SLEEP引脚有约100kΩ内部下拉电阻,必须被设置到逻辑高电平来保证芯片工作。
SS6811H内置3.3V基准电压(V3P3引脚),输出电流能力为1mA,外接0.47μF电容到地做滤波,可给参考电压VREF供电。这一集成基准电压源省去了外部辅助电源芯片,简化了系统电源架构。
SS6811H集成了全面的保护功能。过流保护(OCP) :每个功率管的电流限制模拟电路通过移除栅极驱动来限制功率管的电流。如果模拟电流限制持续时间比OCP的尖峰时间(2.6μs)长,所有的H桥场效应管都将关断,芯片将保持不工作。经过5.8ms 的等待时间后芯片重新工作,并继续检测OCP。若在此时OCP故障仍存在,则芯片在5.8ms的等待时间后继续工作,以此循环下去,直到OCP故障取消。高边和低边功率管的过电流条件(短路接地、短路到电源或电机绕组间短路)都会导致过电流关断。过温保护(TSD) :如果芯片温度超过安全范围(典型值170℃),所有的H桥场效应管都将关断,一旦温度降至安全水平,将自动恢复正常工作。欠压保护(UVLO):如果VM电压低于欠压锁定阈值(典型值8.2V),芯片内部所有电路都不工作并且内部逻辑都清零,直到VM电压升高至比UVLO阈值高时才恢复工作。
四、典型应用场景解析
舞台灯光 :舞台灯光中的旋转电机、俯仰电机、调焦电机等通常需要精确的位置控制和低噪声运行。SS6811H的双通道H桥 可以同时驱动两个直流电机,1.6A满量程电流 满足中小型舞台灯光电机的驱动需求。PWM控制接口可实现无级调速,限流调节功能可限制电机的峰值电流,混合衰减模式可优化电机运行的平稳性和噪声表现。38V耐压 适配舞台灯光可能采用的高压供电系统,eTSSOP16封装通过底部散热焊盘提供良好的散热能力。
安防相机 :安防相机中的云台电机、变焦电机、聚焦电机通常需要精密的位置和速度控制。SS6811H可以驱动两个直流电机或一台双极步进电机,PWM控制接口实现平滑的云台旋转和精确的变焦控制。限流调节功能确保电机在不同速度下都能获得稳定的转矩,内置保护确保相机在异常情况下安全停机。8.2V-38V宽电压范围适配安防系统常见的12V或24V供电。
办公自动化设备 :扫描仪、复印机、传真机等设备中常需要多个电机协同工作,如进纸电机、扫描头移动电机、出纸电机等。SS6811H的双通道设计可减少芯片数量,简化系统结构。宽电压范围适配12V或24V供电系统,限流调节功能可实现扫描头的精密移动。内置保护确保设备在卡纸等异常情况下安全停机。
游戏机 :游戏机中的振动马达、光盘进出仓电机、散热风扇等需要正反转和调速控制。SS6811H的H桥全桥驱动支持前进、后退、停止和刹车,PWM接口可实现无级调速。双通道设计可同时驱动两个电机,低功耗睡眠模式在待机时节省电能。
机器人 :轮式机器人底盘通常需要两个直流电机分别驱动左右轮,SS6811H的双通道H桥完美适配这一需求。通过PWM调速实现差速转向,限流调节功能可限制电机启动和堵转电流,内置保护确保机器人在复杂工况下可靠运行。对于需要步进电机的机器人关节,SS6811H可驱动一台双极步进电机,实现精确的位置控制。
五、SS6811H与同系列产品的定位与选型建议
SS6811H在LeadPower Semiconductor电机驱动产品线中占据**"38V/1.6A、双通道H桥、PWM控制、集成3.3V基准"**的独特位置。与SS6810H(32V/1A、PWM电流驱动、微步控制、ETSSOP20)相比,SS6811H的耐压更高(38V vs 32V),电流能力更强(1.6A vs 1A),采用eTSSOP16封装,更适合需要双路独立PWM控制的中高压应用。与SS6810R(40V/1A、PWM电流驱动、微步控制、ETSSOP20)相比,SS6811H的耐压略低(38V vs 40V),但电流能力更强(1.6A vs 1A),封装更紧凑(eTSSOP16 vs ETSSOP20),适合对电流需求更大、PCB面积更敏感的应用。
选型结论:如果系统母线电压在38V以内,且需要双路独立PWM控制、每路1.6A电流能力,SS6811H是理想选择;如果需要微步驱动和更精密的电流控制(如四分之一步模式),SS6810H或SS6810R更合适;如果母线电压可能超过38V(如40V系统),SS6810R是必要选择。
结语
SS6811H不是一颗追求极致参数的电机驱动芯片,而是一颗在8.2V至38V电压范围内追求**"双通道集成、1.6A满量程电流、PWM控制、限流调节、低功耗睡眠、全面保护、eTSSOP16散热封装"**的双通道集成电机驱动芯片。
它用双通道H桥架构 实现了两个直流电机或一台双极步进电机的独立驱动,用8.2V-38V宽电压范围 覆盖了12V、24V和36V系统的多种供电方案,用1.6A满量程电流和720mΩ低导通电阻 实现了高效驱动,用PWM控制接口和限流调节 实现了精密的电流控制和调速,用混合衰减模式 优化了电机运行的平稳性,用低功耗睡眠模式和内置3.3V基准 简化了系统设计,用过流保护、过温保护和欠压保护守住了芯片可靠性的多重防线。
从舞台灯光的旋转俯仰到安防相机的云台变焦,从办公自动化设备的进纸扫描到游戏机的振动马达,从机器人的轮式驱动到关节控制------SS6811H正在用一颗eTSSOP16芯片的**"双通道集成、中高压驱动"**,为中高压双路电机驱动场景提供当前最具集成度的解决方案。
对于正在寻找一颗**"8.2V-38V工作、双通道H桥、每路1.6A、PWM控制、限流调节、低功耗睡眠、eTSSOP16封装"**双通道电机驱动芯片的工程师而言,SS6811H是您中高压双路电机驱动设计中的理想之选。