Перейти к содержанию

DRV8833 и TB6612FNG — сдвоенные H-мосты на MOSFET

DRV8833 и TB6612FNG — два популярных драйвера для небольших двигателей: в каждом по два H-моста на полевых транзисторах с сопротивлением в доли ома. По сравнению со старыми биполярными L293D и L298 они теряют на ключах в несколько раз меньше и работают от низкого напряжения. Разбираем выводы, логику, ограничения по току и нагрев по даташитам TI и Toshiba.

Обновлено Редакция GAW

DRV8833 (Texas Instruments) и TB6612FNG (Toshiba) — микросхемы с двумя H-мостами на полевых транзисторах для небольших двигателей. Каждый мост меняет полярность напряжения на нагрузке, поэтому одна микросхема управляет двумя коллекторными двигателями в обе стороны. DRV8833, по TI, также ведёт один биполярный шаговый двигатель, соленоиды и другие индуктивные нагрузки. Как устроен мост, чем опасен сквозной ток и почему старые биполярные L298 греются — в статье «Драйверы H-моста».

Выводы DRV8833

DRV8833, вид сверху: 1 nSLEEP, 2 AOUT1, 3 AISEN, 4 AOUT2, 5 BOUT2, 6 BISEN, 7 BOUT1, 8 nFAULT, 9 BIN1, 10 BIN2, 11 VCP, 12 VM, 13 GND, 14 VINT, 15 AIN2, 16 AIN1DRV88331nSLEEP2AOUT13AISEN4AOUT25BOUT26BISEN7BOUT18nFAULT9BIN110BIN211VCP12VM13GND14VINT15AIN216AIN1вид сверху
DRV8833 в корпусах HTSSOP-16 (PWP) и TSSOP-16 (PW), вид сверху. У HTSSOP под корпусом — теплоотводящая площадка GND
ВыводНазначение
AIN1, AIN2, BIN1, BIN2входы управления мостами A и B, внутри подтянуты к общему проводу
AOUT1, AOUT2, BOUT1, BOUT2выходы на обмотки двигателей
AISEN, BISENобщий провод моста — к резистору-датчику тока или прямо на общий провод
nSLEEPнизкий уровень — режим сна; внутри подтянут к общему проводу резистором 500 кОм
nFAULTвыход аварии с открытым стоком: низкий уровень при перегрузке по току или перегреве
VMпитание моторов, керамический конденсатор 10 мкФ на общий провод
VINTвнутреннее питание, конденсатор 2,2 мкФ на 6,3 В на общий провод
VCPнакачка затворов верхних ключей, конденсатор 0,01 мкФ на 16 В (X7R) к VM

У корпуса WQFN-16 (RTY) нумерация другая — её сверяют по даташиту.

Выводы TB6612FNG

Корпус SSOP-24 с шагом 0,65 мм. Силовые выводы сдвоены:

ВыводыНазначение
1, 2 и 5, 6AO1 и AO2 — выходы канала A
11, 12 и 7, 8BO1 и BO2 — выходы канала B
3, 4 и 9, 10PGND1 и PGND2 — силовой общий провод
13, 14, 24VM1, VM2, VM3 — питание двигателей
21, 22, 23AIN1, AIN2, PWMA — управление каналом A
17, 16, 15BIN1, BIN2, PWMB — управление каналом B
19STBY — низкий уровень переводит микросхему в дежурный режим
20 и 18VCC и GND — питание логики

Все входы управления и STBY внутри подтянуты к общему проводу резисторами 200 кОм, поэтому без внешней подтяжки STBY драйвер стоит выключенным.

Сравнение

ПараметрDRV8833 (TI)TB6612FNG (Toshiba)
Питание двигателей2,7–10,8 В, предельно 11,8 В2,5–13,5 В, предельно 15 В
Питание логикине нужноVCC 2,7–5,5 В
Ток на мост1,5 А действующий, 2 А пиковый (HTSSOP, WQFN); 0,5 А в TSSOP1 А при VM от 4,5 В, предельно 1,2 А средний и 3,2 А в импульсе
Сопротивление ключей360 мОм верхний и нижний вместе0,5 Ом верхний и нижний вместе; насыщение 0,5 В при 1 А
Мёртвое время450 нс50 и 230 нс по проекту
Ограничение токаШИМ-ограничение по резистору, 200 мВ / Rнет
Сигнал аварииnFAULTнет
Ток в режиме сна1,6 мкА типичнодо 1 мкА по каждому питанию
Частота ШИМограничение тока — 50 кГц внутривход ШИМ до 100 кГц

Мосты DRV8833 TI разрешает соединять параллельно — входы с входами, выходы с выходами, — чтобы получить вдвое больший ток для одного двигателя.

Логика управления

DRV8833. Каждым мостом управляют два входа, ШИМ подают на один из них:

xIN1xIN2Режим
00выходы отключены: выбег, быстрый спад тока
01назад
10вперёд
11торможение: медленный спад тока
ШИМ0вперёд с быстрым спадом
1ШИМвперёд с медленным спадом

В паузе ШИМ ток двигателя продолжает течь — подробнее в статье о режимах спада тока. При быстром спаде мост закрыт и ток идёт через встроенные диоды транзисторов, при медленном обмотка замкнута ключами — двигатель лучше держит скорость. Для медленного спада при ходе вперёд по таблице TI xIN1 держат в единице, а ШИМ подают на xIN2: двигатель получает питание, пока xIN2 в нуле, поэтому заполнение получается инвертированным.

TB6612FNG. Направление задают IN1 и IN2, а ШИМ подают на отдельный вход PWM:

IN1IN2PWMSTBYРежим
HHлюбойHторможение замыканием
LHHHпротив часовой (CCW)
LHLHторможение
HLHHпо часовой (CW)
HLLHторможение
LLHHвыходы отключены, останов
любойлюбойлюбойLдежурный режим

То есть при ШИМ на входе PWM паузы между импульсами — это торможение, медленный спад.

Защиты и ограничение тока

DRV8833 ограничивает ток ШИМ: когда напряжение на резисторе-датчике достигает 200 мВ, мост закрывается до начала следующего такта ШИМ 50 кГц, ток в паузе течёт через оба нижних ключа. Ток ограничения I = 0,2 В / RISEN. Для коллекторного двигателя TI предлагает так ограничивать пусковой ток и ток при заклинивании. Отдельно действуют защиты:

ЗащитаDRV8833TB6612FNG
По токупорог 2–3,3 А на каждом ключе; мост отключается, nFAULT в нуле, повтор через 1,35 мснет в даташите
Тепловая150–180 °C, после остывания работа возобновляется175 °C с гистерезисом 20 °C (по проекту)
Низкое питаниеотключение при спаде VM ниже 2,6 Впорог 1,9 В, возврат при 2,2 В (по проекту)
Мёртвое времявстроено, внешнее не нужновстроено против сквозного тока

Нагрев

Потери в мосту на MOSFET — I² · RDS(on). У DRV8833 при токе 1 А и 360 мОм это 0,36 Вт на мост. С тепловым сопротивлением кристалл–воздух 40,5 °C/Вт у корпуса HTSSOP кристалл нагреется примерно на 15 °C, а у TSSOP без площадки (103,1 °C/Вт) — на 37 °C; при двух нагруженных мостах — вдвое больше. Сопротивление растёт с нагревом и при питании ниже 5 В: при 85 °C у DRV8833 — до 600 мОм на верхний и нижний ключ вместе.

У TB6612FNG при 1 А насыщение верхнего и нижнего ключей — 0,5 В типично, то есть 0,5 Вт на канал. Корпус без медных полигонов рассеивает 0,78 Вт при 25 °C, на плате 50 × 50 мм — 0,89 Вт, на плате 76,2 × 114,3 мм — 1,36 Вт. Для сравнения: биполярный L293D при 0,6 А теряет около 2,6 В на мосту — больше 1,5 Вт.

Подключение

  • DRV8833: конденсаторы 10 мкФ на VM, 2,2 мкФ на VINT и 0,01 мкФ между VCP и VM ставят как можно ближе к выводам, VM — толстой дорожкой к GND. Если сон не нужен, nSLEEP можно подтянуть к VM, но через резистор 20–75 кОм: вход ограничен стабилитроном на 6,5 В и выдерживает не больше 250 мкА. После выхода из сна драйвер готов к работе через время до 1 мс.
  • TB6612FNG: в типовой схеме Toshiba — 10 мкФ и 0,1 мкФ на питание двигателей VM и столько же на питание логики VCC, все как можно ближе к микросхеме. STBY подтягивают к VCC или управляют им с микроконтроллера.
  • Нагрев DRV8833: площадку под корпусом HTSSOP по TI припаивают к меди платы, на многослойной плате — переходными отверстиями к слою земли: чем больше меди, тем больше рассеиваемая мощность. Корпус TSSOP (PW) площадки не имеет, и для него TI требует соблюдать пределы мощности.

Управление скоростью и направлением — в статье «Управление коллекторным двигателем», шаговые двигатели — в статье «Шаговые двигатели». Другие драйверы — в разделе «Драйверы двигателей».

Частые вопросы

Что выбрать: DRV8833 или TB6612FNG?

По даташитам: DRV8833 работает от 2,7 до 10,8 В, даёт до 1,5 А на мост в корпусах HTSSOP и WQFN, умеет сам ограничивать ток через резистор-датчик и сообщает об аварии выводом nFAULT. TB6612FNG рассчитан на питание двигателя до 13,5 В и ток до 1 А на канал, у него отдельный вход ШИМ на каждый мост и отдельное питание логики 2,7–5,5 В. Для шагового двигателя TI прямо указывает DRV8833, а TB6612FNG Toshiba описывает как драйвер двух коллекторных двигателей.

Можно ли управлять DRV8833 и TB6612FNG от 3,3 В?

Да. У DRV8833 вход видит единицу от 2 В, вход nSLEEP — от 2,5 В, отдельного питания логики нет. У TB6612FNG порог единицы — 0,7 от напряжения VCC, поэтому VCC берут от того же 3,3 В, что и микроконтроллер: тогда порог — около 2,3 В.

Как ограничить ток двигателя на DRV8833?

Резистором между выводом xISEN и общим проводом: мост прерывает ток, когда напряжение на резисторе достигает 200 мВ. Ток ограничения I = 0,2 В / R: для 1 А — 0,2 Ом. Резистор рассеивает I²·R — при 2 А и 0,05 Ом это 0,2 Вт. Если ограничение не нужно, вывод xISEN соединяют прямо с общим проводом.

Какой ток выдерживает TB6612FNG?

По рабочим условиям Toshiba — до 1 А на канал при питании двигателя от 4,5 В и до 0,4 А при более низком. Предельный средний ток — 1,2 А, короткие импульсы — 2 А длительностью 20 мс при заполнении не больше 20 % и 3,2 А одиночным импульсом 10 мс. Реальный предел часто задаёт нагрев: без площади меди на плате корпус рассеивает 0,78 Вт.

Источники

  1. Texas Instruments. DRV8833 Dual H-Bridge Motor Driver (SLVSAR1E, revised July 2015) — разд. 1 — 1,5 А действующего и 2 А пикового тока на мост в корпусах PWP и RTY, 500 мА в PW, сопротивление верхнего и нижнего ключа вместе 360 мОм; разд. 5 — выводы; разд. 6.3 — питание 2,7–10,8 В; разд. 6.4 — RθJA 40,5, 37,2 и 103,1 °C/Вт; разд. 6.5 — ток покоя, сон 1,6 мкА, пороги входов, RDS(on), мёртвое время 450 нс, порог защиты по току 2–3,3 А, повтор через 1,35 мс, тепловая защита 150–180 °C, UVLO 2,6 В; разд. 7.3 — табл. 1 и 2, ограничение тока 200 мВ / RISEN, nSLEEP, защиты
  2. Toshiba Electronic Devices & Storage. TB6612FNG: Driver IC for Dual DC motor (datasheet, 2026-05-13) — с. 1 — VM до 15 В, ток 1,2 А средний и 3,2 А пиковый, сопротивление 0,5 Ом; с. 2 — выводы SSOP24; с. 3 — предельные режимы и рабочие условия: VCC 2,7–5,5 В, VM 2,5–13,5 В, ток 1 А при VM от 4,5 В и 0,4 А ниже, ШИМ до 100 кГц, рассеиваемая мощность 0,78–1,36 Вт; с. 4 — таблица управления; с. 5 — токи, пороги входов, насыщение 0,5 В при 1 А, мёртвое время, порог низкого питания, тепловая защита; с. 7 — типовая схема

Нашли ошибку?