DRV8870 — чем заменить L298N и L293D?

Что это за прибор

Все четыре силовых ключа находятся внутри прибора, поэтому внешние выпрямительные диоды не нужны, а падение напряжения на мосте измеряется сотнями милливольт вместо вольт у схем на биполярных транзисторах. На практике это означает, что до мотора доходит заметно больше напряжения, а сам прибор почти не греется — радиатор на 3,6 А не требуется.

Встроенное ограничение тока работает по схеме с внешним шунтом: на резисторе в цепи мотора падает напряжение, которое прибор сравнивает с уровнем на выводе VREF и при превышении отключает ключи. Это ограничивает ток при пуске и при заклинивании, а не защищает только от короткого замыкания. Ток ограничения задают номиналом шунта и напряжением на VREF, и это единственный способ избежать перегрева обмотки при заклинивании.

Есть два способа управления. В режиме с двумя входами направления один вход задаёт направление, второй — скорость через ШИМ, и в этом режиме доступны разные схемы гашения тока, что влияет на звук и на режим малых скоростей. В режиме PH/EN один вывод задаёт направление, другой — разрешение и скорость. Оба режима на одном приборе, но смысл выводов при переключении меняется, поэтому в схеме и в программе режим фиксируют осознанно.

Когда оба управляющих вывода находятся в нуле, прибор переходит в режим низкого потребления, и это ещё не полное выключение: выходы остаются в третьем состоянии, но питание логики продолжает потребляться. Если прибор должен обесточиваться полностью, это делают по цепи питания.

Корпус и замена

Корпус HSOIC-8 с PowerPAD — это почти квадратный корпус размером 4,9 × 6,0 мм с теплоотводящей площадкой под прибором, и площадку обязательно паяют и соединяют с землёй. Здесь и возникает главная ошибка закупки: позиция «8-выводный драйвер двигателя» в каталоге может оказаться совсем другим прибором, и разбираться приходится по трём признакам сразу — корпус, назначение выводов и диапазон питания.

По корпусу: DRV8871 выпускается в том же DDA и по посадочному месту взаимозаменяем, но у него ток 4,5 А и сопротивление канала около 360 мОм. DRV8876 — это уже VQFN-16 и HTSSOP-24, то есть корпус другой, питание двигателя 4,5–37 В и распиновка не совпадает.

А вот настоящая путаница в закупке — с DRV8231 и DRV8251A: они тоже выпускаются в корпусе DDA, поэтому на плату DRV8870 они физически сядут, но работать не будут, потому что назначение выводов другое: у DRV8870 два входа управления, вывод PH/EN и отдельные выводы ISEN и VREF для ограничения тока, а у DRV8231 и DRV8251A четыре входа управления под шаговый режим и другой набор служебных выводов. Совпадение корпуса не означает совместимости по выводам, и при замене проверяют и то, и другое. Если спецификация требует 6,5–45 В и 3,6 А, нужен именно DRV8870 в корпусе DDA.

Второй момент — тепло. Даже при 565 мОм на канале рассеиваемая мощность при полном токе ощутима, и она уходит через ту самую площадку и через медь платы. На переносной плате с малым количеством меди теплоотвод заметно хуже, и рабочий ток там ниже паспортного.

На рынке встречаются приборы под тем же обозначением от сторонних изготовителей с близкими параметрами: например, вариант в корпусе ESOP-8 с диапазоном 4,5–36 В и сопротивлением около 500 мОм. Отличие от оригинала не только в корпусе, но и в диапазоне питания, поэтому при замене проверяют и производителя, и напряжение на мосте.

Что проверять при заказе

1. 01 Корпус: только HSOIC-8 (DDA) с PowerPAD 4,9 × 6,0 мм; SOIC-8 и VQFN-8 у DRV8870 нет, а DRV8876 — это VQFN-16 и HTSSOP-24.
2. 02 Диапазон питания двигателя 6,5–45 В — при более низком напряжении подходит другая позиция линейки.
3. 03 Питание логики 2,5–5,5 В, отдельно от питания двигателя.
4. 04 Ток мотора против 3,6 А в пике и теплоотвод платы в худшем случае.
5. 05 Ограничение тока: номинал шунта и уровень на VREF подбирают под требуемый ток.
6. 06 Режим управления IN/IN или PH/EN — схема и программа должны соответствовать выбранному.

Частые вопросы

• Какой ток у DRV8870 — 3,6 А в пике на мост.
• Какое питание двигателя допустимо — 6,5–45 В.
• Нужны ли внешние диоды — нет, выпрямительные диоды интегрированы.
• В каком корпусе — HSOIC-8 (DDA) с PowerPAD 4,9 × 6,0 мм, других вариантов нет.
• Как ограничить ток — внешним шунтом в цепи мотора и уровнем на выводе VREF.
• Можно ли управлять через PH/EN — да, режим поддерживается наряду с двумя входами направления.