馬達驅動芯片的核心作用是接收控制信號，並輸出足夠的電壓 / 電流來驅動電機運轉，同時集成保護、調速、換向等功能，本質是一個功率放大與控制的專用集成電路（IC）。它能解決單片機、MCU 等控制芯片輸出功率不足的問題，廣泛用於直流電機、步進電機、無刷直流電機（BLDC）等驅動場景。

一、 核心工作邏輯

馬達驅動芯片的工作流程可簡化為 “信號輸入 → 邏輯處理 → 功率輸出 → 反饋保護” 四步：

1. 控制信號輸入

• 控制端接收來自 MCU / 單片機的弱電信號，常見類型有：

• PWM 信號用於調節電機轉速（佔空比越大，平均電壓越高，轉速越快）；
• 方向電平信號高低電平控制電機正反轉；
• 脈衝信號用於步進電機的步距角控制。

• 內部邏輯處理
• 芯片內置邏輯電路（如 H 橋驅動邏輯、斬波控制電路），對輸入信號進行解碼和轉換，生成驅動功率開關管的控制信號。
• 例如：接收到 “正轉” 電平信號時，邏輯電路會控制 H 橋的上橋臂左管、下橋臂右管導通，電流正向流過電機繞組。
• 功率放大輸出
• 這是驅動芯片的核心部分，通過
• 功率開關管（MOS 管或 IGBT）
•  放大電流，為電機提供足夠的驅動功率。
• 功率開關管的導通 / 關斷由邏輯電路控制，實現電機的啓動、停止、調速和換向。
• 反饋與保護
• 大部分驅動芯片集成保護功能，通過採樣電路監測電流、電壓、温度等參數，異常時自動關斷輸出，避免芯片和電機損壞：
• 過流保護（OCP）

採樣電阻監測輸出電流，超過閾值時關斷開關管；

• 過温保護（OTP）

內置熱敏元件，温度過高時觸發保護；

• 欠壓鎖定（UVLO）

電源電壓低於閾值時停止工作，防止芯片誤動作。

二、 不同電機驅動的核心電路結構

馬達驅動芯片的內部結構隨電機類型不同而差異較大，核心拓撲以 H 橋電路 為主：

1. 直流有刷電機驅動 → H 橋拓撲

這是最常見的驅動結構，由 4 個功率開關管組成 “H” 形，通過控制不同橋臂的導通組合，實現電機正反轉和調速。

• 正轉上左管 + 下右管導通 → 電流從左到右流過電機；
• 反轉上右管 + 下左管導通 → 電流從右到左流過電機；
• 調速PWM 信號控制開關管的導通佔空比 → 調節電機兩端平均電壓。

• 步進電機驅動 → 雙 H 橋拓撲
• 步進電機需要兩相或四相繞組獨立驅動，驅動芯片內置
• 雙 H 橋或多 H 橋
• 電路，通過接收脈衝信號，依次切換各相繞組的通電狀態，帶動電機轉子步進轉動。
• 高端芯片還支持細分驅動功能，通過脈寬調製將一個步距角細分為多個微步，提升電機運行精度和平穩性。
• 無刷直流電機（BLDC）驅動 → 三相逆變橋拓撲
• BLDC 電機無電刷，需通過霍爾傳感器或反電動勢檢測轉子位置，驅動芯片內置
• 三相逆變橋（6 個功率開關管）
• 根據轉子位置信號依次導通不同橋臂，實現電子換向。此類芯片通常集成FOC（磁場定向控制）算法，可實現高精度調速和轉矩控制。

三、 典型應用特性

• 電壓範圍覆蓋低電壓（3.3V~24V，適用於小型電機）到高電壓（48V~300V，適用於工業電機）；
• 電流等級從幾十毫安（微型電機）到幾十安培（大功率電機）；
• 集成度低端芯片僅提供基礎驅動功能，高端芯片集成霍爾解碼、FOC 算法、串口通信（如 CAN、UART）等功能。

四、 實例：以 DRV8311H 為例（三相 BLDC 驅動芯片）

DRV8311H 是 TI 推出的三相柵極驅動芯片，專為電機驅動設計，其工作原理可對應上述邏輯：

1. 接收 MCU 的 PWM 信號和轉子位置信號（霍爾或編碼器）；
2. 內部邏輯電路解碼後，生成 6 路柵極驅動信號，控制外部三相逆變橋的 MOS 管；
3. 輸出三相交流電驅動 BLDC 電機運轉；
4. 集成過流、過温、欠壓保護，通過 SPI 接口可配置保護閾值和工作模式。