3972是双DMO全桥微型-步进式PWM电机驱动器

元器件信息   2022-11-22 09:18   342   0  

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特征

±1.5 A,50 V连续输出额定值;低rDS(开)DMOS输出驱动程序;通过6位线性DAC优化微步进;可编程混合、快速和慢速电流衰减模式;用于数字定时的4MHz内部振荡器;串行接口控制芯片功能;低功耗同步整流;内部UVLO和热关机电路;交叉电流保护;精度2V基准;与3.3 V或5 V控制信号兼容的输入;睡眠和空闲模式。

A3972SB设计用于双极微步进电机的脉冲宽度调制(PWM)电流控制,能够连续输出电流至±1.5 A,工作电压至50 V。内部固定关闭时间的PWM电流控制计时电路可通过串行接口编程,以慢速、快速运行,以及混合电流衰减模式。

所需的负载电流水平通过串行端口与两个6位线性DAC和一个参考电压一起设置。六位控制允许最大的灵活性在扭矩控制的各种步骤方法,从微步进到全步驱动。负载电流以最大值的1.56%增量设置。

同步整流电路允许负载电流在电流衰减期间流过DMOS输出驱动器的低rDS(on)。此特性将消除大多数应用中对外部钳位二极管的需求,节省成本和外部组件数量,同时将功耗降至最低。

内部电路保护包括滞后热关机、瞬态抑制二极管和交叉电流保护。不需要特殊的通电顺序。

A3972SB采用24引线塑料浸渍,带有铜蝙蝠翼电源卡舌(后缀“B”)。电源标签处于接地电位,不需要电气隔离。

功能框图

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功能描述

串行接口。A3972SB通过3线(时钟、数据、频闪)串行端口控制。可编程功能允许根据电机驱动要求最大限度地灵活配置脉宽调制。串行数据写为两个19位字:1位选择字和18位数据。串行数据从D18开始计时。

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D1–D6桥接器1线性DAC。六位字设置桥接器1所需的电流电平。将所有六位设置为零将禁用桥接器1,同时关闭所有驱动程序(请参阅功能说明的当前规定部分)。

D7–D12桥2线性DAC。六位字设置桥接器2所需的电流电平。将所有六位设置为零将禁用桥接器2,同时关闭所有驱动程序(请参阅功能说明的当前规定部分)。

D13桥1期。该位控制负载1的输出电流方向。

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D14桥2期。该位控制负载2的输出电流方向。

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D15桥1模式。

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D16桥2模式。

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D17参考选择。该位决定6位线性dac的参考输入。

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D18 Gm范围选择。该位决定所使用的比例因子(4或8)。

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D1–D2空白时间。这两个比特为当前感测比较器设置空白时间。当源驱动器打开时,由于钳位二极管的反向恢复电流和/或与负载中的分布电容有关的开关瞬态而发生电流尖峰。为了防止该电流尖峰错误地复位源使能锁存器,感测比较器被屏蔽。空白计时器在关闭时间计数器之后运行,以提供可编程的空白功能。当相位改变时,空白定时器复位。

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D3–D7固定关闭时间。这5位设置了内部PWM控制电路的固定关闭时间。固定下班时间定义如下:

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式中N=0….31

例如,在主振荡器频率为4mhz的情况下,快速衰减时间将以2微秒的增量从1.75微秒调整到63.75微秒。

D8–D11快速衰减时间。这四位设置了内部PWM控制电路固定关闭时间的快速衰减部分。快速衰减部分的定义如下:

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式中N=0….15

例如,在振荡器频率为4mhz的情况下,快速衰减时间可从1.75μs调整到31.75μs,增量为2μs。对于tfd>toff,设备将有效地在快速衰减模式下工作。

D12–D13振荡器控制。4mhz内部振荡器用于定时功能和电荷泵时钟。如果需要更精确的控制,可以向OSC终端输入外部振荡器。为了适应更大范围的系统时钟,提供了一个内部分频器,以根据下表生成所需的MO频率:

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D14-D15同步整流。

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不同的操作模式在功能描述的同步整流部分。

D16,D17。这些位是为测试保留的,在正常运行期间应编程为零。

D18怠速模式。通过将“0”写入D18,可以将设备置于低功耗“空闲”模式。输出将被禁用,充电泵将被关闭,设备将消耗较低的负载供电电流。欠压监测电路将保持激活状态。在尝试启用任何输出驱动器之前,应将D18设置为高电平1 ms。

VREG。该内部产生的电源电压用于运行接收器侧DMOS输出。VREG由内部监控,在出现故障情况时,设备输出被禁用。应使用0.22μF电容器将VREG引脚与接地分离。

现行法规。参考电压可以通过模拟输入到参考端子,或通过内部2V精密参考来设置。参考电压和感测电阻的选择设定最大跳闸电流。

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微步进电流水平根据以下公式设置:

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其中DAC输入代码等于1到63,范围为4或8,由单词0、D18选择。将DAC输入代码编程为零将禁用电桥,并产生最小负载电流。

脉冲宽度调制定时器功能。可通过串行端口对脉冲宽度调制定时器进行编程,以向控制块提供固定的关闭时间脉冲宽度调制信号。在混合衰减模式下,关闭时间的第一部分在快速衰减中工作,直到达到快速衰减时间计数,然后在固定关闭时间周期的其余部分缓慢衰减。如果快速衰减时间设置得比关闭时间长,则该设备有效地在快速衰减模式下工作。

振荡器。PWM定时器基于振荡器输入,通常为4mhz。A3972SB可以配置为选择4mhz内部振荡器,或者,如果需要更高的精度,可以将外部时钟连接到OSC终端。如果使用外部时钟,可通过串行端口选择三个内部分频器选项,以便根据可用的系统时钟灵活选择fOSC。如果使用内部振荡器选项,则绝对精度取决于电阻和电容的过程变化。可将精密电阻器从OSC端子连接到VDD,以进一步提高公差。频率为:

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如果使用内部振荡器时没有外部电阻器,则OSC端子应接地。

睡眠模式。输入端睡眠专用于将设备置于最小电流消耗模式。当拉低时,串行端口将重置为所有零,所有电路将被禁用。

关闭。如果由于结温过高或VCP或VREG电压过低而发生故障,则设备的输出将被禁用,直到故障条件消除。通电时,或在低VDD的情况下,UVLO电路禁用驱动器并将串行端口中的数据重置为零。

同步整流。当通过电桥禁用命令或内部固定关闭时间周期触发一个PWM关闭周期时,负载电流将根据控制逻辑选择的衰减模式再循环。A3972SB同步整流功能将在电流衰减期间打开相应的MOSFET,并使用低rDS(on)驱动器有效地使体二极管短路。这将显著降低功耗,并且可以消除大多数应用对外部肖特基二极管的需求。

两个串行端口控制位可以配置四种不同的操作模式:

1、激活模式.当检测到零电流水平时,通过关闭同步整流防止负载电流逆转。

2、被动模式。允许反向电流,但如果负载电流反向上升到电流限制,则会关闭同步整流电路。

3、已禁用。在负载再循环期间不会发生MOSFET开关。此设置只能与每个电桥的四个外部钳位二极管一起使用。

4、只有下侧。低端mosfet将打开在关断期间,通过MOSFET体二极管短路电流路径。在这种设置下,高端mosfet将不会同步整流,因此建议从输出到电源的四个外部二极管。此模式适用于大功率应用,希望节省每个电桥两个外部二极管的费用。在这种模式下,槽侧mosfet在PWM关断时间内被切断。在所有其他情况下,源端mosfet会响应于PWM关闭命令而被切断。

电流感应。为了最大限度地减少由于接地迹线红外降引起的IPEAK电流水平传感不准确,传感电阻器应具有到设备接地端子的独立接地回路。对于低值感测电阻器,感测电阻器的PCB轨迹中的IR降可能很明显,应予以考虑。应避免使用插座,因为插座的接触电阻会导致RS的变化。

热保护。通常,当结温达到165°C时,电路会关闭所有驱动器。其目的仅在于保护装置免受因结温过高而导致的故障,不应意味着允许输出短路。热停堆具有大约15°C的滞后。

串行端口写入定时操作。 数据在时钟信号上升沿的移位寄存器中计时。通常情况下,频闪将保持在高位,只有在启动写入循环时才会降低。数据首先写入MSB,后跟单词select bit。有关定时要求,请参阅串行端口图。

布局。印刷线路板应使用重型接地板。为了获得最佳的电气和热性能,驱动器应该直接焊接到电路板上。RS的接地侧应有一条到驱动器接地引脚的单独路径。此路径应尽可能短,并且不应连接任何其他组件。负载电源引脚VBB应与放置在尽可能靠近驱动器的位置的电解电容器(建议大于47μF)分离。

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尺寸单位:英寸(控制二聚体)

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注:1、网状引线框架。导线6、7、18和19在内部是一体的。

2、引线间距公差是非累积的。

3、在所示限制范围内,由供应商选择精确的车身和引线配置。

4、以15个装置的标准棒/管提供。

尺寸单位为毫米(仅供参考)

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注:1、网状引线框架。导线6、7、18和19在内部是一体的。

2、引线间距公差是非累积的。

3、在所示限制范围内,由供应商选择精确的车身和引线配置。

4、以15个装置的标准棒/管提供。

此处描述的产品是根据一项或多项美国专利或正在申请的美国专利制造的。

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