在打印机、扫地机器人、洗衣机、咖啡机、POS打印机、电表、ATM、呼吸机、外科手术设备、电子病床、健身器等需要驱动有刷直流电机的应用中，传统方案常需外部分流电阻检测电流，占用板面积且增加成本。SS6230A是一款具有N沟道H桥、电荷泵、电流检测反馈、电流调节和保护电路的集成电路驱动器。其电荷泵支持N沟道MOSFET半桥和100%占空比驱动，提升效率；通过IPROPI引脚内部电流镜架构实现电流检测和调节，无需大型电源分流电阻，节省电路板面积并降低系统成本。微控制器可通过IPROPI输出检测电机失速或负载变化；外部VREF引脚可设定启动和失速事件中的电流调节阈值，无需MCU交互。低功耗睡眠模式关断大部分内部电路，实现超低静态电流（VM=24V，TJ=25℃时小于1μA）。内部保护包括VM欠压锁定（UVLO）、VM过压锁定（OVP）、自动恢复过流保护（OCP）和热关断（TSD）。芯片采用ESOP8封装，热阻RθJA典型40.4℃/W，为有刷直流电机驱动提供了高集成度、高可靠性的解决方案。

一、芯片核心定位

SS6230A是一款面向有刷直流电机驱动的集成电流检测N沟道H桥驱动器，其核心价值体现在以下方面：

• 宽工作电压范围：4.5V至30V，适配12V/24V工业与消费类电机应用；

• 高输出电流能力：4A峰值（VVM≥5.5V；4.5≤VVM≤5.5V时3.5A）；

• 低导通电阻：RDS(ON)=450mΩ（上管225mΩ+下管225mΩ，VVM=24V，I=1A，fPWM=25kHz）；

• 电荷泵支持100%占空比：内部电荷泵对VM升压，充分增强高边N沟道MOSFET，支持100%占空比驱动，提升效率；

• 集成电流检测（IPROPI）：通过低边功率MOSFET电流镜，AIPROPI=1500μA/A，输出与负载电流成正比的电流，经外部RIPROPI转换为电压，省去外部功率分流电阻；

• 集成电流调节（VREF）：通过VREF和RIPROPI设定电流斩波阈值ITRIP，实现固定关断时间电流调节，可在失速/高扭矩时限制输出电流，无需MCU干预；

• 低功耗睡眠模式：IN1=IN2=0后约1ms进入睡眠，VM=24V、TJ=25℃时静态电流<1μA；

• 保护功能齐全：UVLO（上升3.9V/下降3.7V）、OVP（上升33.5V，迟滞3.5V）、OCP（4.5-5.5V时3.7A；≥5.5V时4.1A，消隐5μs，重启6ms）、TSD（150-175℃，迟滞40℃）；

• 逻辑兼容：IN1/IN2支持3.3V和5V逻辑，内部100kΩ下拉电阻；

• PWM控制接口：支持0-200kHz外部PWM频率，实现电机调速；

• ESOP8封装：RθJA=40.4℃/W，底部裸露焊盘需接PCB铜皮散热。

二、关键电气参数详解

电源与输入

• VM电源电压：推荐4.5V至26V（绝对最大-0.3V至30V），所有VM引脚必须连接到相同电源电压；

• VREF输入电压：推荐0至3.6V（绝对最大-0.3V至6V）；

• 逻辑输入电压INx：推荐0至5.5V（绝对最大-0.3V至7V）；

• 外部PWM频率fPWM：0至200kHz；

• 工作结温TJ：-40℃至150℃；工作环境温度TA：-40℃至125℃；

• 存储温度Tstg：-60℃至150℃。

输出电流能力

• 峰值输出电流IOUT：3.5A（4.5≤VVM≤5.5V）；4A（VVM≥5.5V）；

• IPROPI峰值输出电流：3mA。

热参数（ESOP8）

• RθJA（结到环境）：典型40.4℃/W；

• RθJC(top)（结到封装顶部）：典型54.7℃/W；

• RθJB（结到板）：典型14.4℃/W；

• ΨJT：典型4.1℃/W；ΨJB：典型14.4℃/W；RθJC(bot)：典型4.2℃/W。

电气特性（VVM=24V，TJ=25℃，除非另有说明）

• 待机电流IVMQ：<1μA（VVM=24V，IN1=IN2=0，TJ=25℃）；

• 工作电流IVM：典型34mA（VVM=24V，IN1=IN2=1）；

• 开通时间tWAKE：典型200μs（控制信号唤醒睡眠）；

• 关断时间tSLEEP：典型11.2ms（控制信号转到睡眠模式时间）。

逻辑输入（INx）

• VIL逻辑输入低电平：最大0.5V；

• VIH逻辑输入高电平：最小1.5V；

• VIHYS迟滞：典型200mV；

• IIL低电平输入电流：典型-11μA（VIN=0）；

• IIH高电平输入电流：典型4-100μA（VIN=3.3V）；

• RPD内部下拉电阻：典型100kΩ。

H桥场效应管

• 上管导通阻抗RDS(ON)：典型225mΩ（VVM=24V，I=1A，fPWM=25kHz）；

• 下管导通阻抗RDS(ON)：典型225mΩ；

• VSD二极管正向电压：典型0.8V（Iout=1A）；

• tRISE上升时间：典型220ns（VVM=24V，OUTx从10%到90%）；

• tFALL下降时间：典型220ns（VVM=24V，OUTx从90%到10%）；

• tPD传输延时：典型0.5μs（INx到OUTx）；

• tDEAD死区时间：典型300ns。

电流控制（IPROPI、VREF）

• AIPROPI电流镜放大系数：典型1500μA/A；

• AERR电流镜误差：±5%（Iout=1.5A，VVM≥6.5V，VIPROPI≤3.0V）；

• tOFF电流关断时间：典型25μs；

• tBLK消隐时间：典型3.5μs；

• tDELAY电流反应时间：典型4μs；

• tDEG电流抗尖峰时间：典型0.7μs。

保护电路

• VUVLO电源欠压锁定：上升3.9V，下降3.7V，迟滞200mV；

• IOCP过流保护：3.7A（4.5≤VVM≤5.5V）；4.1A（VVM≥5.5V）；消隐时间5μs；重启时间6ms；

• VOVP电源过压锁定：上升33.5V，迟滞3.5V；

• TTSD过温保护：150-175℃（典型约170℃），迟滞40℃。

绝对最大额定值与ESD

• VMx电源电压：-0.3V至30V；电源斜率0-2V/μs；

• INx数字输入电压：-0.3V至7V；

• VREF输入电压：-0.3V至6V；

• OUTx输出电压：-0.7V至VM+0.7V（小于25ns、1V瞬变可接受）；

• OUTx电机驱动输出恒定电流：内部限定（需检测功率耗散和热阻）；

• ESD（HBM）：±4000V；ESD（CDM）：±1500V。

三、芯片架构与工作原理

功能框图概述

SS6230A内部包含电荷泵（Charge Pump）、逻辑（Logic）、控制输入（Control Inputs）、栅极驱动（Gate Drive）、N沟道H桥（四个N-MOSFET）、电流检测（Current Sense）、IPROPI钳位（IPROPI Clamp）、过流保护（Overcurrent）、欠压保护（Undervoltage）、热保护（Thermal） 和OVP等模块。电荷泵对VM升压，为高边N-MOSFET栅极提供高于VM的驱动电压，支持100%占空比。

H桥控制模式（逻辑真值表）

• IN1=0，IN2=0：OUT1=High-Z，OUT2=High-Z，高阻态，H桥禁用（约1ms后进入睡眠模式）；

• IN1=0，IN2=1：OUT1=L，OUT2=H，后退（反转，电流OUT2→OUT1）；

• IN1=1，IN2=0：OUT1=H，OUT2=L，前进（正转，电流OUT1→OUT2）；

• IN1=1，IN2=1：OUT1=L，OUT2=L，刹车（低边慢衰减）。

输入控制引脚均有约100kΩ内部下拉电阻。输入信号可设为静态电压实现100%占空比驱动，也可采用PWM实现电机调速。使用PWM时，驱动与制动模式切换通常效果最佳。例如，以最大转速50%正向驱动时，驱动阶段IN1=1、IN2=0，反向阶段切换为IN1=1、IN2=1（刹车/慢衰减）。也可采用滑行模式（IN1=0，IN2=0）实现电流快速衰减。输入引脚可在施加VM电压前完成供电。

死区与传输延时

当输出从高电平驱动切换为低电平驱动（或反之）时，系统自动插入死区时间tDEAD（典型300ns），防止上下管直通。死区期间输出为高阻态，输出引脚电压取决于电流方向（体二极管压降）。传播延迟tPD（典型0.5μs）包含输入去抖时间和内部逻辑延迟。输出斜率延迟tRISE/tFALL（典型220ns）用于补偿FET导通/关断时间。

电流检测功能（IPROPI）

IPROPI引脚输出模拟电流，与H桥中低边功率MOSFET电流成比例，比例系数AIPROPI=1500μA/A。公式：

IPROPI(μA) = (ILS1 + ILS2)(A) × AIPROPI(μA/A) （式1）

其中ILSx仅在电流从漏极流向源极时有效；若电流从源极流向漏极或流经体二极管，该通道ILSx=0。例如，制动慢衰减时，IPROPI仅与其中一个低边MOSFET电流成比例。通过外部电阻RIPROPI将IPROPI电流转换为电压：

VIPROPI(V) = IPROPI(A) × RIPROPI(Ω) （式2）

MCU通过ADC测量RIPROPI上的电压降即可获取负载电流。电流镜架构允许在驱动和制动低边慢衰减期间同时检测电机绕组电流，实现连续电流监测。滑行模式下电流自由流动无法检测，但可通过短暂重新启用驱动器（驱动或慢衰减模式）测量电流，再切回滑行模式实现采样。IPROPI输出带宽受tDELAY（典型4μs） 限制。

电流调节功能（VREF）

SS6230A采用固定关断时间电流斩波方案限制输出电流，无需外部控制器介入。电流斩波阈值ITRIP由VREF和RIPROPI组合设定：

ITRIP(A) × AIPROPI(μA/A) = VREF(V) / RIPROPI(Ω) （式3）

例如：VREF=3.3V，RIPROPI=1000Ω，AIPROPI=1500μA/A，则ITRIP ≈ 2.2A。

当电机电流超过ITRIP阈值时，输出进入固定关断时间tOFF（典型25μs） 的电流斩波模式，H桥进入制动/低边慢衰减状态（两个低边MOSFET均导通）。tOFF结束后，若电流低于ITRIP，输出按控制信号重新激活；若仍高于ITRIP，再次进入tOFF。该方案支持高达100%占空比的电流调节，因为H桥在tOFF结束后自动重新激活，无需INx边沿重置。ITRIP比较器具有消隐时间tBLK（典型3.5μs） 和去抖时间tDEG（典型0.7μs），防止输出切换瞬变误触发。在IPROPI引脚加10nF电容可滤除瞬态信号，但大容量电容会延缓电流调节响应。

禁用电流调节/反馈：

• 禁用电流调节和电流反馈：将IPROPI接GND，VREF设为高于GND；

• 仅需电流反馈、不需电流调节：设置VREF和RIPROPI使VIPROPI始终不触及VREF阈值。

保护电路

• 过流保护（OCP）：每个FET上的模拟电流限制电路通过内部限制栅极驱动控制电流。若持续时间超过OCP去抖时间tOCP，H桥所有FET被禁用，驱动器在tRETRY（典型6ms） 后重新启用；若故障仍在，重复执行。OCP可独立检测高边和低边FET，接地短路、电源短路或电机绕组短路均会触发。OCP不依赖电流调节电路，无论VREF和IPROPI如何设置均稳定运行。

• 过温保护（TSD）：结温超过安全阈值（约170℃）时关断H桥所有FET，温度降至安全范围后自动恢复。

• 欠压保护（UVLO）：VM低于UVLO下降阈值（3.7V）时，所有电路禁用，输出FET关闭，内部逻辑复位；VM回升至上升阈值（3.9V）以上时自动恢复。

• 过压保护（OVP）：VM大于OVP阈值（33.5V）且触发OCP时，输出FET关闭。解除条件（满足其一）：IN1与IN2同时为低持续时间大于tSLEEP；或VVM低于VOVP - VOVP_HYS（33.5V-3.5V=30V）。

四、应用设计要点

电源与去耦

• VM引脚需使用0.1μF低ESR陶瓷电容旁路到GND，该电容应尽可能靠近VM引脚，用粗线或平铺接地连接到器件GND；

• VM还需使用适当容量的电解电容（典型47μF）旁路，并靠近SS6230A芯片；

• 典型应用电路：VM与GND之间接0.1μF陶瓷 + 47μF电解。

输出保护

• 根据实际应用，在OUT1、OUT2对VM和GND分别加入肖特基二极管，用于续流和钳位，保护芯片免受感性负载瞬态电压冲击。

电流检测与调节配置

• RIPROPI选择：根据预期负载电流和MCU ADC量程选择，使VIPROPI充分利用ADC全量程；

• VREF设置：根据所需ITRIP阈值设置VREF（0-3.6V），或接固定参考电压；也可外接可编程DAC实现高细分；

• IPROPI滤波：在IPROPI引脚加10nF电容可滤除瞬态，防止电流调节过早启动，但容量过大会延缓响应；

• 禁用电流调节：IPROPI接GND，VREF高于GND；仅反馈不调节：设置VREF和RIPROPI使VIPROPI始终低于VREF。

PWM调速

• 支持0-200kHz PWM频率；

• 推荐驱动与制动模式切换：正向驱动时驱动阶段IN1=1、IN2=0，反向阶段IN1=1、IN2=1（刹车/慢衰减）；

• 也可采用滑行模式（IN1=0，IN2=0） 实现快速电流衰减，但滑行模式下IPROPI无法检测电流。

热设计与功耗

• 功耗估算：PTOT ≈ RDS(ON) × (IOUT(AG))^2（粗略估计，RDS(ON)为每个FET电阻，IOUT(AG)为绕组平均电流）。启动和故障条件下峰值电流远高于正常运行，需考虑峰值电流及其持续时间；

• RDS(ON)随温度升高而增加，器件加热时功耗增大，散热设计需留裕量；

• ESOP8裸露焊盘必须与PCB铜皮可靠连接散热。多层板可通过多个过孔连接热焊盘到铺地面；无内部铺地时可在PCB任何位置添加铜皮面积，双面铜皮需热过孔传递热量。铜皮面积越大，可耗散功率越大；

• 热关断TSD约170℃，功耗过大、散热不足或环境温度过高均可能触发。

PCB布局要点

• VM去耦电容（0.1μF陶瓷 + 47μF电解）必须靠近VM和GND引脚；

• OUT1/OUT2走线应足够宽，承受4A峰值电流；

• IPROPI、VREF、IN1、IN2为小信号，应远离OUT1/OUT2大电流走线，避免噪声耦合；

• ESOP8底部裸露焊盘（Thermal Pad） 必须可靠焊接到PCB接地铜皮，并放置多个散热过孔；

• 功率地（GND）和信号地应在芯片GND引脚处单点连接，避免地弹；

• 若使用OUTx对VM/GND的肖特基二极管，应尽量靠近OUTx引脚放置。

五、典型应用场景

• 打印机、POS打印机：走纸电机、打印头电机驱动；

• 扫地机器人：行走轮电机、边刷电机驱动；

• 洗衣机和烘干机：排水泵、门锁电机等；

• 咖啡机：研磨电机、水泵电机；

• 电表、ATM：阀门、出钞电机等；

• 呼吸机、外科手术设备、电子病床和床控制器：精密电机驱动，需低噪声和高可靠性；

• 健身器：跑步机、阻力调节电机等。

六、调试与故障处理

电机不转或输出异常

• 检查VM电压是否在4.5V-26V范围内，所有VM引脚是否连接到同一电源；

• 检查IN1/IN2逻辑电平是否符合真值表（高>1.5V，低<0.5V）；

• 检查VM去耦电容（0.1μF+47μF）是否焊接正确且靠近芯片；

• 检查OUT1/OUT2是否连接电机，是否短路或开路；

• 检查芯片是否进入睡眠模式（IN1=IN2=0约1ms），将任一输入置高可唤醒（tWAKE约200μs）；

• 检查是否触发OCP（过流）、OVP（过压）或TSD（过温），排除故障后自动恢复；

• 检查VREF和RIPROPI配置是否导致ITRIP过低，限制了输出电流。

电流检测/调节异常

• 检查IPROPI引脚是否连接RIPROPI到地，RIPROPI阻值是否合适；

• 检查VREF电压是否在0-3.6V范围内；

• 检查IPROPI引脚是否加了10nF滤波电容（如需要）；

• 若禁用电流调节，确认IPROPI接GND且VREF高于GND；

• 若仅需反馈不调节，确认VIPROPI始终低于VREF；

• 注意IPROPI仅在低边MOSFET导通时有效，滑行模式下无法检测电流。

电机失速或过流保护频繁触发

• 检查ITRIP设置是否合理，VREF和RIPROPI是否使ITRIP低于电机正常工作电流峰值；

• 检查电机失速电流是否超过OCP阈值（3.7A/4.1A），若超过需选择更大电流能力驱动器或增加外部限流；

• 检查启动电流是否过大，可适当提高ITRIP或延长启动时间；

• 检查OUTx对VM/GND的肖特基二极管是否安装，以抑制瞬态电压。

芯片过热

• 检查输出电流是否超过持续能力，4A为峰值，持续电流需根据散热评估；

• 增加PCB散热铜皮面积，确保ESOP8裸露焊盘可靠焊接并放置散热过孔；

• 降低PWM频率或占空比，减少开关损耗；

• 检查环境温度是否过高；

• 注意RDS(ON)随温度升高而增加，热设计需留裕量。

欠压/过压保护

• UVLO：VM低于3.7V时关断，回升至3.9V以上恢复；检查电源是否跌落；

• OVP：VM超过33.5V且触发OCP时关断；检查电源是否过压，或IN1/IN2同时为低超过tSLEEP，或VM降至30V以下解除。

七、设计验证要点

• 逻辑功能验证：改变IN1/IN2电平，验证OUT1/OUT2输出状态符合真值表（正转/反转/刹车/高阻）；

• 睡眠/唤醒验证：IN1=IN2=0约1ms后测量VM电流应<1μA（VM=24V，TJ=25℃）；任一输入置高后tWAKE约200μs内恢复；

• 导通电阻验证：VM=24V，I=1A，fPWM=25kHz，测量上/下管RDS(ON)应接近225mΩ；

• 电流检测精度验证：在已知负载电流下测量VIPROPI，计算IPROPI = VIPROPI/RIPROPI，验证AIPROPI≈1500μA/A，误差在±5%以内（Iout=1.5A，VVM≥6.5V，VIPROPI≤3.0V）；

• 电流调节阈值验证：设置VREF和RIPROPI，根据式3计算ITRIP，逐渐增加负载电流，观察输出进入斩波模式的电流值是否接近ITRIP；

• OCP验证：逐渐增加负载电流至超过OCP阈值（3.7A/4.1A），观察输出关断，6ms后自动重试；

• UVLO验证：缓慢降低VM，观察输出在3.7V左右关断，回升至3.9V以上恢复；

• OVP验证：升高VM至33.5V以上并触发OCP，观察输出关断，按解除条件恢复；

• TSD验证：在过载或高温环境下验证芯片在约170℃关断，温度降至约130℃（迟滞40℃）后恢复；

• 热设计验证：在最大负载和最高环境温度下长时间运行，测量芯片结温（热像仪或热阻估算）不超过150℃；

• PWM调速验证：在0-200kHz范围内输入PWM，观察电机转速随占空比变化，驱动与制动模式切换正常。

八、总结

SS6230A是一款高集成度、高性能的N沟道H桥有刷直流电机驱动器，以4.5-30V宽工作电压、4A峰值输出电流、450mΩ低导通电阻（上225mΩ+下225mΩ）、电荷泵支持100%占空比、集成IPROPI电流检测（1500μA/A）、集成VREF电流调节（固定关断时间斩波）、超低睡眠电流（<1μA）、UVLO/OVP/OCP/TSD全套保护和ESOP8封装（RθJA=40.4℃/W） 为核心优势。其集成电流检测省去外部功率分流电阻，节省板面积和成本；电流调节可在失速/高扭矩时自动限制电流，无需MCU干预；电荷泵支持100%占空比，提升电机驱动效率。SS6230A适用于打印机、扫地机器人、洗衣机、咖啡机、POS打印机、电表、ATM、呼吸机、外科手术设备、电子病床、健身器等有刷直流电机驱动场景。

成功应用SS6230A的关键在于：VM去耦电容（0.1μF陶瓷+47μF电解）必须靠近芯片；OUT1/OUT2对VM和GND加肖特基二极管抑制瞬态；合理设置RIPROPI和VREF以配置电流检测和ITRIP阈值；IPROPI加10nF滤波电容（如需）防止误触发；ESOP8裸露焊盘必须可靠焊接至PCB铜皮并放置散热过孔，确保4A峰值和持续电流下的散热；IN1/IN2逻辑控制符合真值表，PWM调速推荐驱动与制动模式切换；注意睡眠模式（IN1=IN2=0约1ms进入，<1μA）和唤醒时间（约200μs）；RDS(ON)随温度升高而增加，热设计需留裕量；OCP不依赖电流调节电路，即使VREF和IPROPI配置不同也能可靠保护。

文档出处

本文基于SS6230A芯片数据手册V1.0整理编写。具体设计、参数计算及元件选型请务必以官方最新数据手册为准，并特别关注VM电压范围（4.5-26V推荐，绝对最大30V）、峰值输出电流4A（VVM≥5.5V）、RDS(ON)=450mΩ（上225mΩ+下225mΩ）、IPROPI电流检测比例（1500μA/A）及误差（±5%）、VREF电流调节公式（ITRIP×AIPROPI=VREF/RIPROPI）、固定关断时间tOFF（25μs）、逻辑真值表（00高阻/01反转/10正转/11刹车）、睡眠电流（<1μA）及唤醒时间（200μs）、保护阈值（UVLO 3.9V/3.7V，OVP 33.5V，OCP 3.7A/4.1A，TSD约170℃）、VM去耦电容（0.1μF+47μF）靠近芯片、OUTx肖特基二极管、ESOP8散热设计（RθJA=40.4℃/W，裸露焊盘接铜皮并加散热过孔） 等关键参数。