ATD5984 内置转换器和过流保护的微特步进电机驱动芯片 可以到1/32步进模式 一、特性 低导通电阻RDS(ON)自动检测并选择电流衰减模式支持慢衰减和混合衰减模式降低功耗的同步整流功能内部欠压锁定过流保护QFN封装过热关断电路对地短路保护负载短路保护低电流睡眠模式,<10uA 二、概述 ATD5984是一种便于使用的内部集成了译码器的微特步进电机驱动器。其设计为能使双极步进电机以全、半、1/4、/1/8、1/16和1/32步进模式工作。步进模式由逻辑输入管脚MSx选择。输出驱动能力达到32V和±1.6A。ATD5984包含一个工作在慢衰或混合衰减模式的固定关闭时间的电流调节器。译码器是ATD5984易于使用的关键,管脚STEP简单的输入一个脉冲就可以使电机完成一次步进,省去了相序表,高频控制线及复杂的编程接口。这使其更适于在没有复杂的微处理器或微处理器负担过重的场合。在步进操作期间,ATD5984的内部电路可以自动的控制其PWM操作工作在快、慢及混合衰减模式。在混合衰减模式下,器件初始经过一段时间的快衰减后,将切换至慢衰减模式直至固定关闭时间结束。混合衰减模式控制不但降低了电机工作时产生的噪声,还增加了步进的准确性,同时减小了系统的功耗。内部的同步整流控制电路降低了PWM操作时的功耗。内部保护电路包括:带迟滞额过热保护、欠压锁定及过流保护。不需要特别的上电时序。ATD5984提供一种带有裸露焊盘的QFN24封装,能有效改善散热性能,且是无铅产品,引脚框采用100%雾锡电镀。 三、应用场景 机器人多功能打印机工业设备电动工具医疗设备监控摄像头锂电池供电玩具POS 打印机办公自动化设备游戏机 四、引脚定义
五、模块功能描述 器件工作: ATD5984是一种便于使用的内部集成了译码器的微特步进电机驱动器,只需少量的控制线。其设计能够让双极步进电机以全、半、1/4、1/8/1/16和1/32步进工作。每一个H桥都有一个有固定关闭时间的PWM电流控制电路,以限制其N沟道DMOS功率管的负载电流在一个设计值。每个步进的全桥输出电流是由外部检流电阻(RS1和RS2)的值,参考电压(VREF)和DAC(依次由译码器的输出控制)的输出电压来设定。 在上电或复位时,译码器将DAC和相电流的极性设为初始的Home状态,且两相的电流调节器均工作在混合衰减模式。当一个步进信号进入STEP端口,译码器自动将DAC排序进入下一电平和电流极性。(表2给出了电流台阶顺序)。微步细分精度由MS1和MS2输入组合确定,如表1所示。 当步进进行时,如果DAC的输出电平低于前一个输出电平,则当前的H全桥进入混合衰减模式。如果DAC输出电平高于或者等于前一个电平,则当前的H全桥进入慢衰减模式。自动的电流衰减选择通过减小电流波形失真改善了微步进性能,其产生原因是电机的反电动势。 微步进选择(MS1,MS2 和MS3): 微步细分精度由MS1,MS2 和MS3 逻辑输入电压确定。MSx 均有一个100k的下拉电阻。当改变步进模式时,直到下一个STEP 的上升沿才起作用。 如果步进模式改变,而译码器没有复位,其绝对位置必须要保持。为了防止丢步,选择一个适用于所有步进模式的步进位置,再去改变步进模式,这点很重要。当器件断电或者由于过温重启或过流时,译码器被置于home 位置,这是所有步进模式默认的共同位置。 混合衰减操作: 当上电复位后正常工作时,根据ROSC 的配置和步进顺序,H 桥工作于混合衰减模式。在混合衰减期间,当达到预定值时,ATD5984初始进入快衰模式,快衰减时间占固定关闭时间tOFF的31.25%。其后转为慢衰减直至固定关闭时间结束。 一般混合衰减只是在绕组中的电流从一个高的值变为一个低的值时需要,由译码器的设置决定。对大多数负载来说,混合衰减模式的自动选择很便利因为能够减小电流上升时的纹波和防止电流下降时的丢步。特别是在一些非常低速的微步进应用中十分必要,绕组中反电动势的不足造成负载中的电流增加很快,导致丢步。通过将ROSC 管脚接地,混合衰减在100%的时间内起作用,无论电流上升或者下降,同时防止丢步。如果不存在丢步问题,也推荐使用自动选择混合衰减模式,因为其会减小电流纹波。详细描述请参考固定关闭时间一节。 低电流微步进: 在某些应用中,过短的导通时间使得输出电流无法调节到程序设定的低电流水平。为了防止这种现象,器件可以在电流波形的上升和下降两个方向都工作在混合衰减模式。这是通过将ROSC 管脚接地实现的。 复位输入(nRESET): RESET 输入(低电平有效)使得译码电路恢复初始状态,关断所有DMOS输出,此时STEP 输入无效,直到RESET 重新变为高电平为止。 STEP 输入: STEP 信号上升沿触发有效,通过TRANSLATOR 控制,每个STEP 上升沿触发使得电机有一个步进的变化。TRANSLATOR 控制DAC 的输入和流过线圈的电流方向;每一步进的电流大小和转动角度由MS1,MS2 和MS3 输入逻辑电平控制。 方向控制(DIR): DIR 输入控制马达的转动方向,在STEP 信号上升沿触发到来之前,任何DIR上的变动都对电路不产生影响; 内部PWM 电流控制:每一个H 桥都有一个有固定关闭时间的PWM 电流控制电路,以限制其负载电流在一个设计值,ITRIP。初始时,对角线上的一对DMOS(一对上下桥臂)处于输出状态,电流流经电机绕组和SENSE 脚所接的电流取样电阻,RSx。当取样电阻上的电压等于DAC 的输出电压时,电流取样比较器将PWM 锁存器锁定,从而关断源驱动器(上桥臂),进入慢衰减模式;或同时关断源驱动器和灌流驱动器(上下桥臂)进入快或混合衰减模式,使产生环流或电流回流至源端。该环流或回流将持续衰减至固定关闭时间结束为止。然后,正确的输出桥臂被再次启动,电机绕组电流再次增加,整个PWM 循环完成。其中,最大限流是由取样电阻RSx 和电流取样比较器的输入电平VREF 控制的
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