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微型步进电机驱动IC介绍

2023-08-29 08:21:19来源：面包芯语

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【资料图】

微型步进电机的驱动IC有很多种如DIO5833、HR8833、SGM42633、drv8833等等。这些芯片的原理都差不多，Datasheet也都差不多，PCB layout也差不多，至于谁兼容谁，谁抄写谁咱也不管，本文只介绍此类芯片原理以及使用方法。

1、原理图拓扑图：

此类芯片都是双H桥控制电机驱动IC，能够驱动两个直流电机或者一个步进电机，如下图所示：

2、芯片内部框图：

如下图所示，可以很明显的看出两个H桥，每个H桥对应一个驱动电路以及过流保护电路，而且集成内部泵压电路用于驱动高侧MOSFET。两个H桥可以并联用于驱动大电流的直流电机。此类芯片集成各种保护功能，可在系统发生故障时保护设备，其中包括欠压锁定（UVLO）、过电流保护（OCP）和超温停机（TSD）。

3、H桥控制方法

下表中列举了H桥在不同输入逻辑下的输出表现。

结合下面的电流路径能够很直观的理解，改变线圈电流的方向实现正反转。快速衰减/慢速衰减是为了解决驱动停止时电感线圈的续流问题，快速衰减通过MOSFET的体二极管实现续流，电流下降的快，慢速衰减使用低测两个MOSFET导通实现绕组短路，环路电阻小，电流下降的慢。快速衰减电流衰减的快但是速度变化慢，可以理解为“溜车”。慢速衰减电流衰减慢，速度变化快，可以理解为电机“制动”。

4、电流调整

每个H桥都有一个电流检测电阻，当电阻的压降达到200mV时（也就是xISEN管脚电压VTRIP），芯片内部比较器输出翻转，使输出关闭，一段时间后，xISEN管脚电压下降到VTRIP以下，如果此时输入状态没有变化，输出再次使能，如此反复调整，使线圈（绕组）中的电流限制在某一个固定值，只需合理配置xISEN电阻即可调整电流。对于直流电机主要是为了限制启动电以及失速电流（过慢或过快），对于步进电机在每次脉冲激励后都有用到，这是步进电机的特性决定的，因此对于步进电机可以调节此电阻调整电流，电流越大产生的磁场越强，“劲”就越大，当然电流不能超过电机线圈的最大电流限制。

对于步进电机来说驱动输出总是和PWM类似的波形，来维持输出电流不超过设定值，如下图所示：

5、过流保护（OCP）

过流保护是指H桥的过流检测电路识别到过流后，关闭H桥实现对H桥的保护，同时nFAULT管脚会输出低电平指示出现故障。注意过流保护只关闭出现故障的H桥，另外一个H桥如果没有检测到故障，则正常运行。一定要和上面的电流控制区别开来，完全不是一回事儿，不少文章都混为一谈，认为xISEN管脚电压达到VTRIP，nFAULT管脚就会变化，这是错误的。

6、过热停机（TSD）

这个很好理解，温度超过一定的阈值就会进入此状态，同时nFAULT输出低电平，温度降低到一定程度后恢复正常运行。设计软件或者硬件时应当避免此问题出现，需要改变控制逻辑，或者增加散热方法。

7、欠压锁定（UVLO）

当电源VM的低于锁定阈值时，所有电路关闭，所有内部逻辑复位，同时nFAULT输出低电平，当电压恢复后可正常访问。

8、layout

芯片设计时把功率电路放在了左侧，逻辑输入放在了右侧，layout时按照手册推荐画法即可，难度不大。

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