【经验】集成H桥电机驱动芯片SGM42507在智能燃气表中替代分立器件驱动方案
近期改进升级一款工业燃气表控制器的主控板，在原有基础上增加485通讯接口，另外低功耗及电机驱动属于重点改进的地方，原有的主控板各部分系统构成如下图1所示：
图1 升级前主板系统构成框图
该燃气表控制器采用双电源供电，表体内部采用两节3.6V的锂亚电池串联之后供电，外部采用4节1.5V的5号电池串联供电，即内部供电电池电压为7.2V，外部供电电池电压为6V,在电源管理系统中，因内部电池更换不方便，因此设备优先采用外部供电，只有外部干电池处于低电量状态时才自动切入内电池供电，该燃气表控制器板子用于DN50口径的燃气控制阀，如下图2所示：
图2 DN50口径燃气控制阀
该阀门使用的阀门电机标称工作电压范围是6~7.2VDC，正常工作电流50~80mA，最大堵转电流200mA，工作环境温度 -10℃~45℃，相对温度≤95%（正常工作环境条件）；因此在设计电机驱动的时候就需要满足6~7.2V的工作电压范围，驱动电流可以满足该阀门电机的工作电流要求。
在原有的设计中，阀门电机采用的是分立器件搭建的驱动电路，该电路采用NPN-PNP三极管搭配的方式设计，电路设计如下图3所示，该电路可以满足阀门电机驱动的需求，但是在电机堵转、过流等异常情况保护中需要电流检测来配合才有较为可靠的效果，这就导致使用较多的元器件，需要占用较大面积的PCB空间，且采用专用的电流检测芯片成本也不低，加之两部分电路在低功耗设计过程中也有一定劣势。
图3 分立器件搭建的阀门电机驱动电路
综合以上的各种因素，在本次升级设计中，我们选用SGMICRO的集成H桥电机驱动芯片SGM42507，该芯片工作电压范围1.8~7.5V，最大1.5A的连续电流输出，具有超低的功耗特性，内部H桥主开关采用场效应管，导通电阻最低为235mΩ，在关断状态的漏电流仅为1.0μA，有效降低了产品的开关损耗，降低系统功耗。其次，该芯片只需要添加简单的外围电路即可完成电路设计，芯片采用紧凑型的封装设计，提供SC70-6和TSOT-23-6两种封装类型，可以缩小PCB空间，可在保持较小的解决方案尺寸的同时提供高能效，工作温度范围为-40℃~85℃，符合工业级温度标准。
图4 SGM42507驱动芯片典型应用电路
如上图4所示，在芯片驱动控制方面，该芯片它可以通过PH-EN接口将逻辑电平的输入，转换为电机驱动输出到电机或线圈，用于不同的旋转或移动方向，这样可以兼容原有板子采主控芯片分配的电机驱动引脚，使得整体电路改动较小。同时该芯片内部集成过流（OC）和欠压（UV）保护电路与过温（OT）电路一起防止器件处于过应力状态，过流阈值有0.2A/0.45A/0.75A/1.5A几种可选，完全可以满足本次改进设计的阀门电机的驱动需求，使用该型集成芯片，既简化了驱动电路，也减少了使用的元器件数量，同时也使得阀门电机在堵转、过流等异常情况中得到更好的保护，提升系统的可靠性。
选型器件参考：
SGM42507型电机驱动芯片选型参考：https://www.sekorm.com/doc/132090.html
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VCC Max(V)
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Peak Output Current (A)
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Package
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SGM4546
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Motor Driver
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