隨著工業(yè)自動(dòng)化的深度滲透、智能家電與服務(wù)機(jī)器人的規(guī)模化爆發(fā)，中小功率有刷直流電機(jī)作為終端設(shè)備的核心執(zhí)行單元，其驅(qū)動(dòng)方案正朝著“小型化、高集成、高可靠、易設(shè)計(jì)”的方向快速升級(jí)。傳統(tǒng)分立電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案難以匹配終端設(shè)備的升級(jí)需求。

作為國(guó)內(nèi)高性能模擬芯片設(shè)計(jì)公司，納芯微電子自成立以來(lái)，聚焦信號(hào)感知、系統(tǒng)互聯(lián)、功率驅(qū)動(dòng)三大方向，構(gòu)建了覆蓋傳感器、信號(hào)鏈、隔離、接口、功率驅(qū)動(dòng)等品類的完整產(chǎn)品矩陣。NSD731x系列直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片為其功率驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品線的重要組成，其中NSD7310C作為最新型號(hào)，在延續(xù)系列核心架構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)多項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。

系統(tǒng)框圖

一、核心性能優(yōu)化，兼顧驅(qū)動(dòng)能力與精細(xì)化控制

NSD7310C是一款集成單H橋的工業(yè)級(jí)直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，在功率輸出、電流檢測(cè)與控制、低功耗管理等核心維度實(shí)現(xiàn)了全面優(yōu)化。

升級(jí)核心對(duì)照表：NSD7310CvsNSD7310A

在功率性能層面，NSD7310C支持5V~36V的寬工作電源電壓范圍，絕對(duì)最大耐壓達(dá)40V，覆蓋12V/24V工業(yè)與消費(fèi)類標(biāo)準(zhǔn)電源系統(tǒng)，適配絕大多數(shù)中小功率有刷直流電機(jī)的供電需求。芯片內(nèi)部集成4顆N溝道MOSFET組成的完整H橋，相較于過(guò)去同系列產(chǎn)品（NSD7310），其高側(cè)與低側(cè)導(dǎo)通內(nèi)阻典型值合計(jì)500mΩ，導(dǎo)通損耗更低；最高支持3.8A峰值驅(qū)動(dòng)電流，能夠更好應(yīng)對(duì)電機(jī)啟動(dòng)瞬間的大電流沖擊與短時(shí)堵轉(zhuǎn)工況。同時(shí)，芯片內(nèi)置200ns固定死區(qū)時(shí)間，從硬件層面規(guī)避了上下橋臂直通的風(fēng)險(xiǎn)，提升了器件運(yùn)行的長(zhǎng)期可靠性。

在電流檢測(cè)與控制層面，NSD7310C搭載了納芯微優(yōu)化的無(wú)采樣電阻電流鏡像檢測(cè)技術(shù)，無(wú)需在功率回路中外置大功率采樣電阻，可通過(guò)IPROBE引腳輸出與電機(jī)負(fù)載電流成比例的鏡像電流，電流縮放比例典型值1.5mA/A，相同負(fù)載下輸出信號(hào)幅值提升50%，抗干擾能力顯著增強(qiáng)，適配更復(fù)雜的電磁環(huán)境。

針對(duì)電流采樣精度，NSD7310C進(jìn)行了全區(qū)間優(yōu)化，0.5A~2A滿載區(qū)間采樣誤差為±4%，小電流區(qū)間檢測(cè)精度較舊產(chǎn)品大幅提升，可實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的電機(jī)堵轉(zhuǎn)識(shí)別、負(fù)載波動(dòng)監(jiān)測(cè)，為電機(jī)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、故障預(yù)警提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)IPROBE引腳內(nèi)置專用鉗位電路，可將引腳最大電壓限制在VREF輸入+1個(gè)二極管壓降，有效保護(hù)后端MCU的ADC引腳。

在控制與低功耗管理層面，NSD7310C采用標(biāo)準(zhǔn)雙路PWM控制接口，支持最高200kHz的PWM頻率輸入，邏輯輸入兼容1.8V/3.3V/5V電平，可直接對(duì)接通用型MCU，無(wú)需額外電平轉(zhuǎn)換電路。芯片內(nèi)置低功耗休眠模式，當(dāng)IN1和IN2雙輸入均保持低電平超過(guò)1ms，芯片自動(dòng)關(guān)閉內(nèi)部大部分電路進(jìn)入休眠狀態(tài)，休眠電流典型值僅6μA，大幅降低設(shè)備待機(jī)功耗；僅需5μs的高電平輸入即可快速喚醒，23μs后輸出級(jí)即可正常工作，喚醒響應(yīng)迅速。

從功率級(jí)效率到電流采樣精度，再到低功耗管理，參數(shù)的優(yōu)化使得NSD7310C進(jìn)一步貼合終端市場(chǎng)的核心需求。同時(shí)，HBM±4000V、器件CDM±750V，更高的ESD防護(hù)能力，使其更適配家電、消費(fèi)電子等規(guī)模化量產(chǎn)場(chǎng)景，降低生產(chǎn)加工過(guò)程中的靜電損壞風(fēng)險(xiǎn)。

NSD7310C參數(shù)表

引腳視圖

二、核心機(jī)制解析：閉環(huán)電流斬波調(diào)節(jié)

NSD7310C的電流斬波調(diào)節(jié)是其最具代表性的功能。要理解這一機(jī)制，可從三個(gè)層面逐層展開：

第一層：電流采樣路徑。芯片內(nèi)部集成高精度電流鏡像電路，通過(guò)低側(cè)MOSFET采樣流經(jīng)電機(jī)的電流，按固定比例（AIPROBE=1.5mA/A）縮放后從IPROBE引腳輸出。在IPROBE引腳外接一個(gè)電阻RIPROBE到地，即可將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)VIPROBE。由于電流鏡像直接采樣自功率管內(nèi)部，無(wú)需在功率回路中串聯(lián)昂貴的精密采樣電阻，不僅節(jié)省了BOM成本，更避免了采樣電阻上的額外功率損耗。

第二層：限流閾值設(shè)定。通過(guò)VREF引腳輸入一個(gè)模擬電壓（推薦范圍0.3V~3.6V），即可精確設(shè)定電流斬波閾值ITRIP。計(jì)算公式為ITRIP=VREF/（1.5mA/A×RIPROBE）。這一設(shè)計(jì)讓工程師可以根據(jù)電機(jī)的額定電流靈活調(diào)整保護(hù)閾值——例如，對(duì)于額定1.5A的電機(jī)，設(shè)置VREF=2.5V、RIPROBE=1.1KΩ，即可實(shí)現(xiàn)約1.5A的精確限流，無(wú)需更改外圍硬件。

第三層：固定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制。當(dāng)電機(jī)電流達(dá)到ITRIP閾值時(shí)，芯片自動(dòng)將H橋切換至慢速衰減模式（兩個(gè)低側(cè)MOSFET導(dǎo)通），持續(xù)固定時(shí)間tOFF（典型值27μs）后恢復(fù)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。這一“電流峰值檢測(cè)+固定關(guān)斷時(shí)間”的調(diào)制方式，形成了閉環(huán)的電流限制機(jī)制。為了規(guī)避電機(jī)啟動(dòng)瞬間的容性電流尖峰造成誤觸發(fā)，芯片還設(shè)計(jì)了消隱時(shí)間tBLANK（2.5μs）和防抖時(shí)間tdeglitch（0.8μs），確保電流調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

三、全鏈路硬件保護(hù)，保障器件長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性

在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用中，電源欠壓、輸出短路、電機(jī)堵轉(zhuǎn)、環(huán)境過(guò)熱等異常工況，是導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)芯片與電機(jī)損壞的重要原因。NSD7310C內(nèi)置完整的四階硬件級(jí)故障保護(hù)機(jī)制，可實(shí)現(xiàn)芯片與電機(jī)的全場(chǎng)景保護(hù)，故障解除后自動(dòng)恢復(fù)正常工作，大幅提升設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性。

一是VM電源欠壓鎖定保護(hù)（UVLO）。芯片會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功率電源電壓，當(dāng)VM電壓低于4.6V（典型值）超過(guò)10μs時(shí)，立即關(guān)斷所有輸出級(jí)MOSFET，避免芯片在低電壓下異常工作；當(dāng)電壓回升至5V（典型值）以上，芯片自動(dòng)恢復(fù)正常工作，無(wú)需額外復(fù)位操作。

二是硬件過(guò)流保護(hù)（OCP）。芯片內(nèi)置實(shí)時(shí)電流監(jiān)測(cè)電路，當(dāng)輸出電流超過(guò)4.5A（典型值）持續(xù)1.5μs時(shí)，立即關(guān)斷全橋MOSFET，避免輸出短路、電機(jī)堵轉(zhuǎn)導(dǎo)致的芯片燒毀；內(nèi)置3ms自動(dòng)重試機(jī)制，故障解除后自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，故障持續(xù)存在則循環(huán)執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，兼顧安全性與可用性。

三是過(guò)溫關(guān)斷保護(hù)（TSD）。芯片內(nèi)置結(jié)溫監(jiān)測(cè)電路，當(dāng)芯片結(jié)溫超過(guò)165℃（典型值），立即關(guān)斷所有功率器件，避免芯片因過(guò)熱損壞；當(dāng)結(jié)溫降至145℃以下，芯片自動(dòng)恢復(fù)正常工作，超20℃的遲滯設(shè)計(jì)避免了芯片在臨界溫度下頻繁啟停。

四是高等級(jí)ESD防護(hù)。芯片引腳滿足人體放電模型（HBM）±4000V、器件充電模型（CDM）±750V的高等級(jí)ESD防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)論是生產(chǎn)貼片加工、運(yùn)輸倉(cāng)儲(chǔ)，還是現(xiàn)場(chǎng)插拔應(yīng)用，都能有效抵御靜電沖擊，降低器件損壞風(fēng)險(xiǎn)。

四、應(yīng)用場(chǎng)景

憑借寬電壓適配、高集成設(shè)計(jì)、高可靠保護(hù)與高精度控制的綜合優(yōu)勢(shì)，NSD7310C可覆蓋絕大多數(shù)中小功率有刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)需求，是工業(yè)自動(dòng)化、智能家電、服務(wù)機(jī)器人、消費(fèi)電子等領(lǐng)域的理想驅(qū)動(dòng)方案。

在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，它可適配小型工業(yè)閥門與執(zhí)行器控制、電子門鎖、傳送帶小型電機(jī)驅(qū)動(dòng)、儀器儀表的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制等場(chǎng)景，寬溫域設(shè)計(jì)與高抗干擾能力滿足現(xiàn)場(chǎng)的嚴(yán)苛運(yùn)行要求。

在智能家電領(lǐng)域，它可作為掃地機(jī)器人主刷/邊刷/行走輪驅(qū)動(dòng)、吸塵器風(fēng)機(jī)控制、洗衣機(jī)進(jìn)水閥/排水泵驅(qū)動(dòng)、空調(diào)掃風(fēng)機(jī)、咖啡機(jī)/破壁機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、智能窗簾/門窗電機(jī)的核心驅(qū)動(dòng)器件，低功耗與極簡(jiǎn)外圍設(shè)計(jì)完美適配家電產(chǎn)品的小型化、低功耗需求。

在服務(wù)器機(jī)器人與消費(fèi)電子領(lǐng)域，它可用于服務(wù)機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)、玩具電機(jī)、個(gè)人護(hù)理設(shè)備、便攜式電動(dòng)工具等場(chǎng)景，高集成方案大幅縮減設(shè)備體積，精準(zhǔn)的電流檢測(cè)能力可實(shí)現(xiàn)更細(xì)膩的電機(jī)控制與保護(hù)。

在車載控制領(lǐng)域，它可適配汽車座椅調(diào)節(jié)電機(jī)、電動(dòng)尾門執(zhí)行器等12V車載低壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)景，寬電壓輸入與高可靠保護(hù)滿足車載電源的波動(dòng)工況。

五、全鏈路產(chǎn)品矩陣，提供系統(tǒng)級(jí)解決方案

NSD7310C并非孤立產(chǎn)品，而是納芯微從單一驅(qū)動(dòng)芯片向系統(tǒng)級(jí)解決方案演進(jìn)的一環(huán)。納芯微的“MCU+”戰(zhàn)略旨在將ARM Cortex-M內(nèi)核、專用模擬IP及功率器件集成于單一芯片，實(shí)現(xiàn)“控制+驅(qū)動(dòng)+接口”一體化。以NSUC1610為例，該芯片集成了M3內(nèi)核、LIN總線和功率級(jí)，可直接驅(qū)動(dòng)熱管理電機(jī)，省去外部ECU。在這一戰(zhàn)略框架下，NSD7310C既可作為獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC單獨(dú)使用，也可與納芯微的MCU、隔離器件、傳感器等產(chǎn)品協(xié)同工作，為客戶提供從信號(hào)感知到功率驅(qū)動(dòng)的完整鏈路支持。如需了解更多有關(guān)NSD7310C的產(chǎn)品信息或申請(qǐng)樣品，可聯(lián)系：sales@chiplinkstech.com；電話：陳工，13924675549（微信同號(hào)）；官網(wǎng)：https://www.chiplinkstech.com/。提供選型服務(wù)與技術(shù)支持。

審核編輯 黃宇