LTM5070C应用笔记｜电机驱动芯片寄生电感抑制分析应用

Application Note

电机驱动芯片寄生电感抑制分析应用

有刷直流电机驱动芯片的VM端电容寄生电感问题在实际应用中直接影响电源稳定性与器件可靠性，尤其在大电流切换或电机突然制动时，寄生电感会与电容形成谐振或产生电压尖峰，可能导致VM引脚过压损坏。以下是结合应用实践的关键分析：

在有些条件下VM引脚烧毁问题，尽管工作电压仅24V且电流未超限，但在电机堵转或快速制动时仍发生损坏。原因：

a.VM端仅使用单一大电容，缺乏高频去耦;

b.电源路径较长，寄生电感未被充分抑制.

分析：在电机启动、制动或负载突变时，电流需求剧烈变化，由于电源与驱动系统间存在寄生电感，电流响应滞后，若无足够储能电容，将导致电压骤降或尖峰。

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寄生电感引发的电压尖峰机制

如图，Cq为VM端电容（10uF）,Cn为电机驱动芯片VM引脚的寄生电容（测量为200pF）,Ln为PCB走线寄生电感（计算为2nH）,Lm为795电机寄生电感（130uH）,电流为I。当H桥快速关断电机电流时，例如，在2-3A负载下快速切断。

a. 若Cq电容PCB布局远离VM端引脚时，电机的寄生电感起主要作用，走线的寄生电感可以忽略不计，则根据能量守恒定律，有

当I=2A时，通过代入上述数值得，尖峰电压Va=20.5V,则叠加在24V电源上为44.5V接近或超过电机驱动芯片的45V绝对最大额定值。

b. 若Cq电容PCB布局贴近VM端引脚时，PCB走线的寄生电感起主要作用，电机寄生电感已被抑制，则根据能量守恒定律，有

当I=2A时，通过代入上述数值得，尖峰电压Vb=6.32V,则叠加在24V电源上为30.32V不会超过电机驱动芯片绝对最大额定值。

LTM5070C驱动芯片典型应用

实例VM=24V,IN1=3.3V,10kHZ,90%占空比，IN2=GND，OUT1,OUT2端带795电机应用，当电机产生的寄生电感未被充分抑制时，VM端会产生尖峰电压，如下图：

CH1：VM； CH2：IN1；CH3：电机OUT1端波形；CH4：电机电流波形

VM=24V,IN1=3.3V,10kHZ,90%占空比，IN2=GND，OUT1,OUT2端带795电机，当电机产生寄生电感被充分抑制，VM端基本上无尖峰电压产生，如下图：

CH1：VM； CH2：IN1；CH3：电机OUT1端波形；CH4：电机电流波形

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改善措施

A.‌优化布线设计‌

a.缩短电源与驱动系统间的导线长度，电容尽可能靠近VM和GND引脚放置，从根源降低寄生电感值；

b.加宽电源走线宽度，使用多层PCB并建立完整低平面，降低回路电感。

B.‌优化电容配置‌

a.采用“大容量电解电容+小容量陶瓷电容”并联方案：电解电容提供低频储能，陶瓷电容滤除高频噪声，共同抑制电压波动;

b.将旁路电容紧贴驱动芯片电源引脚放置，缩短回路路径，提升高频去耦效果。

C.‌增加缓冲电路‌

a.在电机驱动输出端并联RC缓冲电路，吸收电机换向或制动时产生的尖峰电压;

b.在VM与GND之间并联TVS二极管（如SMAJ36A）以钳位瞬态过压。

D.‌布局与接地优化‌

a.采用星型接地方式，避免多电源回路共地产生的干扰;

b.将驱动系统与电源模块的接地路径分开，减少地电位差影响.

PCB Top Layer

PCB Bottom Layer

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LTM5070C产品介绍

LTM5070C 是一颗4.5–37 V、峰值 3.5 A、ESOP-8L 封装的有刷直流电机 H 桥驱动,它适合做中小功率有刷直流电机的 PWM 调速、正反转、制动和限流保护驱动。

它的核心优势是：

典型用途就是：

LTM5070C 适合驱动有刷直流电机，尤其是需要 PWM 调速、正反转、制动和限流保护的场合

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