基于BD6225芯片的H桥电机驱动器

1 引言
近年来，直流有刷电机以其效率高、噪声小、启动力矩大、维护简单等优点在电子产品中得到了越来越广泛的应用。BD6225芯片是日本罗姆（ROHM）微电子公司最新推出的一种智能、高效的H桥电机驱动器芯片，它内部集成了功率MOFET与PWM控制电路，利用它可以与微处理器、直流电机构成一个完整的运动控制系统。与同类产品相比，BD6225电机驱动器芯片具有功耗低、外围器件少、驱动电流大以及完善的保护功能等优点，可作为DVD刻录机、数码相机、摄像机等电机的理想驱动器件。文中介绍了BD6225芯片的性能特点和工作原理，给出了它的应用电路、器件选型和印制线路板的设计注意事项。

2 H桥电机驱动器芯片BD6225简介
BD6225芯片是BD622X系列电路中的一款，它属双通道驱动器。BD6225主要性能特点如下：
(1)可以控制电机的正转/反转，并具有刹车功能；
(2)具有PWM控制模式，PWM频率在20kHz～100kHz范围内可调；
(3)具有VREF控制模式（速度设定电压），VREF输入电压变化范围为3V～15V；
(4)低待机功耗，在电机停机的输入条件下实现零消耗电流；
(5)内置直通电流的防止电路，待机时启用误动作防止电路；
(6)完善的输出保护电路（防止过电流、过电压、过热、低电压误动作）；
(7)导通输出电阻低（RON典型值为1.5Ω）；
(8)工作电压范围宽（6V～15V，极限为18V），驱动电流大（最大驱动电流达2.0A）。
BD6225芯片有两种封装形式：BD6225FV芯片采用SSOPB24封装，BD6225FP芯片采用HSOP25封装。芯片（以BD6225FP为例）内部集成了PWM控制器、逻辑控制电路、超温保护电路、过流和过压保护电路、欠压锁定电路、MOSFET驱动器、功率MOSFET等。图1给出BD6225芯片的内部电路结构框图，各引脚功能如下：1脚,6脚（OUT_A）为电机驱动端A；8脚,20脚为（GND）控制部分接地端；3脚,16脚为（GND）为功率部分接地端；14脚,19脚（OUT_B）为电机驱动端B；9脚,21脚分别为A、B通道的（VREF）输入速度设定电压端（占空比调整）；10脚,22脚分别为A、B通道的（RIN）为反转信号输入端；11脚,23脚（FIN）分别为A、B通道的正转信号输入端；12脚,24脚为（Vcc）为控制部分电源电压输入端；13脚,25脚（Vcc）驱动部分电源电压输入端；FIN脚为散热管脚，直接接地。

图1 BD6225FP内部结构

图2 BD6225的应用电路

3 基于BD6225芯片的H桥电机驱动器
基于BD6225芯片的H桥电机驱动器电路如图2所示。该应用电路是微处理器与BD6225芯片的接口电路，它们组成了驱动电机的闭环控制电路。FINA和FINB脚、RINA和FINB脚与微处理器I/O脚连接，OUT1A脚和OUT2A脚、OUT1B脚和OUT2B脚引出电线分别接电机M1、M2。PWM控制信号通过FINA和FINB脚、RINA和FINB脚输入，根据PWM控制信号的占空比来决定直流电机的转速和转向。
3.1 电机工作状态的控制
BD6225芯片内部集成8个功率MOSFET，可以组成两组标准的H型电机驱动器。芯片内部逻辑控制电路中设置了电机的4种工作状态：正转、反转、刹车、待机，这4种工作状态可以通过设置6脚（VRFE）、4脚（FIN）、5脚（RIN）的逻辑状态来调节。表1给出了各个模式下的设置及其电机的工作状态， 图3给出了各种模式下输出MOSFET和电机的工作状态。
（1）待机模式（Stand-by mode）
内置直通电流的防止电路，待机时启用误动作防止电路。待机模式是通过设置VREF脚上的电平来实现，同时应将FIN脚和RIN脚设置为低电平。在待机模式下，芯片内部电路都关闭（包括输出MOSFET），实现零消耗电流。当电机从运转模式转向待机模式时，系统会自动进入空转状态（由于有二极管的存在）。而其它模式转向待机模式时（刹车模式除外），在所有电路关闭之前，内部控制逻辑将最少保持50μs的高电平状态。
（2）正转模式（Forward mode）
当OUT1为高电平、OUT2为低电平时，电机处于正向旋转状态称为正转模式，此时应将FIN脚设置为高电平，RIN脚设置为低电平，VREF脚连接Vcc。在正转模式下，电流方向如下：Vcc→OUT2脚的上端MOS管→电机→OUT1脚的下端MOS管→地。
（3）反转模式（Reverse mode）
当OUT1为低电平、OUT2为高电平时，电机处于反向旋转状态称为反转模式，此时应将FIN脚设置为低电平，RIN脚设置为高电平，VREF脚连接Vcc。在反转模式下，电流方向如下：Vcc→OUT1脚的上端MOS管→电机→OUT2脚的下端MOS管→地。
（4）刹车模式（Brake mode）
刹车模式常常出现在要求电机快速停止转动（短路刹车闸）。与待机模式不同，内部控制电路处于刹车模式。如果要求停止电机旋转，最好采用待机模式，因为刹车模式快速停机需要消耗较大的功率。

图3 各种模