一、动力升级:一台整机,六颗电机的驱动需求
左右行走轮、高速滚刷、边刷、动辄数万转的吸尘风机,再加上拖布升降与云台机构,以及藏于机身的主控与电池散热风扇——一台高端扫地机器人,整机至少搭载 6 颗电机。电机越多,对驱动的要求也越高:既要大吸力下的强劲动力,又要边扫边拖时的静音体验,还要回充待机时的极致低功耗。
针对这一需求,希荻微电子(证券代码:688173)推出覆盖有刷直流、三相无刷、步进及多通道智能驱动的全系列电机驱动芯片,为扫地机器人的行走、吸尘、边扫、拖地、云台与散热六大动力子系统提供驱动方案——从 2V 低压到 40V 宽压大功率,从 95nA 近零耗待机到 4.1A 峰值驱动,各子系统均有多个型号可供按需搭配;各型号经 PWM / I²C 统一控制,FG / IPROPI 实时反馈按需选用,与主控无缝衔接,为扫地机器人的每一次出发提供可靠动力(整机应用框图见图 1)。

图 1 扫地机器人整机应用框图(希荻微电机驱动芯片篇)
二、六大动力场景:按需选型,精准适配
一台整机的驱动需求,最终要落实到每一个具体场景:行走看重瞬时爆发力,吸尘追求高转速,边刷讲究小体积与低功耗,拖地强调静音与精准,云台需要低压与小封装,散热要求低噪音运行。六大场景需求各异,方案搭配各有侧重——以下逐一解析。
2.1 强劲行走:HL88251A / HL88251,宽压直驱
行走系统是整机的动力核心:越障、爬坡、上地毯,依靠左右轮与滚刷的瞬时爆发力,堵转卡滞更需及时检出。
· 超宽压直驱: 4.5~40V 宽工作电压,14.4V 电池包直驱,4.1A 峰值电流足以应对越障与爬坡。
· 满占空比爆发: 电荷泵驱动全 N 管 H 桥,支持 100% 占空比直驱、导阻低至 0.5Ω(HS+LS)——越障瞬间满电压、满转矩输出,动力与效率兼得。
· 电流实时监测: HL88251A 内置电流镜像采样(IPROPI),省去功率采样电阻——MCU 实时感知负载变化,上地毯自动提升扭矩、轮组卡滞即刻识别;HL88251 采用外置采样,按方案灵活二选一。
· 安全与低功耗: 完备的 OCP / TSD / UVLO 保护,休眠电流低至 μA 级。
2.2 高速大风机:HL97931,功率自由定义的吸力核心
吸力是清洁力的核心指标,主风机动辄数万转,对功率弹性与长时间可靠性都是极限考验。
· 功率自由定义: 支持 30V 电机供电,外置 6 颗 N-MOS,吸力功率按整机需求灵活配置。
· 异常快速检出: 锁转保护(延时可调)+ FG1 / FG2 双路转速输出,风机异常快速检出。
· 低温升持久运行: 同步整流技术显著降低发热,长时间大吸力工况温升依然可控;Hall 换相 + PWM 限流,启动浪涌平滑可控;辅以过压监控与死区保护,风机运行更可靠。
2.3 灵动边刷:五款低压 H 桥,全档位覆盖边角清洁
边刷、尘盒阀盖、密封风门虽属辅助机构,却直接影响边角清扫的覆盖率与整机细节体验。
· 全电流档覆盖: HL88837 / HL88837C / HL88913 / HL88903 / HL88904 提供 0.6A~1.8A 完整档位,边刷、尘盒阀盖、密封风门全覆盖。
· 极致小封装: DFN 2×2mm、SOT23-6 极小封装,为紧凑机身释放更多布局空间。
· 近乎零耗待机: 休眠电流最低仅 120nA,芯片级待机功耗近乎可忽略。
2.4 平顺拖地:多通道驱动与双 H 桥,平顺静音的升降方案
拖布升降的核心要求是平顺与静音:升降平稳、贴地精准,依托步进微步控制与驱动的高集成度实现。
HL87530 / HL87520 多通道电机驱动芯片:
· 高集成: 单芯片集成 2 路步进 + 1 路直流驱动(HL87530 通道 0.7A / HL87520 通道 0.5A),HL87530 最高 256 细分微步,拖布升降平顺低噪。
· 省资源: I²C 总线控制节省宝贵 IO;HL87530 单总线可挂 3 颗芯片,多电机架构化繁为简。
· 指令预存: HL87520 带指令缓存,当前动作执行中即可预存下一条指令,动作结束自动接续——主控无需实时干预,多段升降衔接零等待。
HL88833 / HL88835 双 H 桥步进驱动:
· 纯步进场景优选: HL88833 1.0A / HL88835 1.5A(并桥 3A)按需匹配;HL88833 内置电流斩波与 nFAULT 故障指示,可靠性再升级。
· 接口标准,平滑替换: HL88835 兼容 PHASE/ENABLE 行业标准接口,现有方案可直接升级;HL88833 斩波限流由外置电阻设定(每桥一颗),无需主控介入。
· 待机更极致: HL88835 休眠电流低至 95nA、全系最低——拖布/阀盖机构长期处于待机,静态功耗近乎为零。
2.5 云台驱动:多通道与双 H 桥,低压小空间的高集成方案
云台摄像头正成为旗舰机型的重要配置,低电压、小空间、多机构是这一场景的关键词。
· 平台化复用: 云台可沿用 2.4 拖布升降的 HL87530 / HL87520 / HL88833 同款驱动方案——HL87520 规格书应用即面向云台 X/Y 轴,物料归一,BOM 更易管理;HL87530 的 I²C 总线纠错模式可自动复位异常总线,电机旁强干扰环境下通信依然可靠。
· 低压直驱: HL88927 支持 2.0V 起极低电压工作,双通道 H 桥、1.0A 驱动能力,并提供 DFN-10 / MSOP-10 双封装选择,充分满足云台取景与增稳的驱动需求。
· 单芯多机构: 一颗 HL87530 即可同时驱动云台水平/俯仰两轴步进与直流小机构,单芯片覆盖整个云台的驱动需求;机构扩展时,同一总线可直接加挂。
2.6 静音散热:HL97355 / HL97356,Soft Switch 静音驱动
长时间大吸力运行,主控与电池的散热风扇既需转速稳定,更需低噪音运行——风扇噪音直接影响整机底噪。
· 免 Hall 布线: 1.8~5.5V 供电,三相无感驱动省去霍尔传感器,BOM 更简;另有省电模式,轻载待机更省电。
· 静音核心技术: Soft Switch 软开关技术有效抑制风扇噪音与振动。
· 运行保障完善: PWM 调速、FG 转速监控与锁定自动重启一应俱全;HL97355 / HL97356 两款仅引脚排列不同,PCB 布局更灵活。
· 防尘更持久: 支持正反转选择,可定期反转清除扇叶积尘,长期使用风量不衰减。
六大动力子系统的推荐型号与关键参数汇总如下,供整机选型速查:
表 1 电机驱动芯片选型明细总览
| 序号 | 型号 | 应用部件 | 工作电压 | 驱动能力 | 封装 | 核心特性 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | HL88251 | 行走轮、滚刷 | 4.5~40V | 4.1A峰值 | eSOP8 | 外置采样电流调节;休眠<1μA |
| 2 | HL88251A | 行走轮、滚刷 | 4.5~40V | 4.1A峰值 | eSOP8 | 内置IPROPI;休眠<2μA |
| 3 | HL88837 | 边刷、尘盒阀盖 | 0 | 1.8A | DFN8 2×2mm | RDS(on) 0.45Ω;休眠120nA |
| 4 | HL88837C | 边刷、小负载 | 0 | 1.0A | DFN8 2×2mm | 88837降规版;休眠120nA |
| 5 | HL88913 | 边刷、小负载 | 2.3~6.0V | 1.0A | SOT23-6 | RDS(on) 1.0Ω |
| 6 | HL88903 | 小执行机构 | 1.8~6.5V | 0.6A | SOT23-6 | 最小电流档 |
| 7 | HL88904 | 小执行机构 | 1.8~6.5V | 0.6A | SOT23-6 | 88903引脚兼容备选 |
| 8 | HL97931 | 吸尘主风机 | 电机供电≤30V | 外置6颗N-MOS | QFN28 5×5mm | 锁转保护可调延时;FG双反馈;同步整流 |
| 9 | HL97355 | 散热风扇 | 1.8~5.5V | 小功率风扇 | DFN10 3×3mm | 无感免Hall;Soft Switch降噪 |
| 10 | HL97356 | 散热风扇 | 1.8~5.5V | 小功率风扇 | DFN10 3×3mm | 97355姊妹型号,引脚排列不同 |
| 11 | HL88835 | 拖布升降、抹布盘 | 0 | 单桥1.5A/并桥3A | DFN12 2×3mm | 休眠95nA;PHASE/ENABLE接口 |
| 12 | HL88833 | 拖布升降、云台 | 2.6~10.8V | 1.0A RMS/桥 | eTSSOP16/QFN16 | 电流斩波;nFAULT指示 |
| 13 | HL88927 | 云台、小机构 | 2.0~5.5V | 1.0A | DFN10/MSOP10 | 2.0V起低压;饱和压降0.5V |
| 14 | HL87530 | 拖布升降、云台 | 5V;接口1.8~5V | ±0.7A/通道 | QFN20 3×3mm | 2步进+1直流;256细分;总线挂3颗 |
| 15 | HL87520 | 拖布升降、云台 | 5V;接口1.8~5V | ±0.5A/通道 | QFN20 3×3mm | 2步进+1直流;指令缓存 |
三、结语:六大动力,皆有“芯”选
从 2V 到 40V、从 95nA 到 4.1A,无论追求极致集成的旗舰机型,还是精打细算的主流方案,都能在希荻微电机驱动产品线中找到合适的“芯”选择。希荻微电子高级市场经理Jacky表示:“从行走轮到边刷、从大吸力风机到拖布升降与云台,希荻微电子的电机驱动产品阵容以更小的封装、更低的功耗、更完备的保护,让每一台扫地机器人都拥有‘清洁力满格’的可靠心脏。让智能清洁,动无止境。”
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