A3979是一个完整的微步进电机驱动器

元器件信息   2022-11-23 10:41   440   0  


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特点与效益

±2.5 A,35 V输出额定值;低rds(开)输出:0.28Ω源,0.22Ω汇,典型;自动电流衰减模式检测/选择;3.0至5.5 V逻辑电源电压范围;慢、快或混合电流衰减模式;家庭产出;低功耗同步整流;内部uvlo和热关机电路;交叉电流保护。

A3979是一个完整的微步进电机驱动器,带有内置的翻译程序,设计为成功的A3977的针兼容替代品,具有增强的微步进(1/16步骤)精度。它设计用于在全阶、半阶、四阶和十六阶模式下操作双极步进电机,输出驱动容量高达35 V和±2.5 A。A3979包括一个固定关闭时间的电流调节器,能够在慢、快或混合衰减模式下运行。这种电流衰减控制方案可以降低电机的可听噪声,提高步进精度,降低功耗。

翻译是A3979易于实现的关键。它允许在步进销上简单地输入一个脉冲来驱动马达一个微步,根据ms1和ms2逻辑输入的设置,微步可以是完整步、半步、四分之一步或十六分之一步。没有相序表、高频控制线或复杂的编程接口。A3979接口非常适合复杂微处理器不可用或负担过重的应用。

提供内部同步整流控制电路,以改善在脉宽调制操作期间的功耗。内部电路保护包括:滞后热关机、欠压锁定和交叉电流保护。不需要特殊的通电顺序。

A3979采用低剖面(高度≤1.20 mm)、28针TSSOP和外露热垫。包装无铅,100%哑光镀锡引线框架。

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功能描述

A3979是一个完整的微型飞机-步进电机驱动器与一个内置的转换器,易于操作与最小的控制线。它被设计成在全阶、半阶、四阶和十六阶模式下操作双极步进电机。两个输出全桥(所有n通道mosfet)中的每一个电流都由固定关断时间pmw(脉冲宽度调制)控制电路调节。在每个步骤中,每个全桥的电流由其外部电流检测电阻器(rs1或rs2)、参考电压(vref)和其dac的输出电压(依次由转换器的输出控制)的值设置。

在通电或复位时,转换器将DAC和相电流极性设置为初始初始状态(如图2至图5所示),并将电流调节器设置为两个相的混合衰减模式。当阶跃输入上出现阶跃指令信号时,转换器自动将DAC排序到下一级和当前极性。(当前电平序列见表2)微步分辨率由输入ms1和ms2的组合效应设置。

在进行步进时,如果dacs的下一个输出电平低于前一个输出电平,则有源全桥的衰减模式(快、慢或混合)由pfd输入设置。如果下一个dac输出电平高于或等于前一个电平,则该全桥的衰减模式将是慢衰减。这种自动电流衰减选择通过减少由于电机反电动势引起的电流波形失真来改善微步进性能。

重新设置输入(“R”或“E”或“S”或“E”或“T”)。R’’E’’S’’E’’T’’输入(激活low)将转换器设置为预定义的home状态(如图2到图5所示),并关闭所有dmos输出。主输出变低,所有阶跃输入都被忽略,直到r∏e∏s∏e∏t∏输入设置为高。

主输出(主)。主输出是一个逻辑翻译程序初始状态的输出指示器。打开电源后,翻译器将重置为Home状态(如图2至图5所示)。

步骤输入(步骤)。从低到高的转变步进输入使翻译器按顺序排列,并使马达前进一个增量。转换器控制DAC的输入和每个绕组中的电流流向。增量的大小由输入ms1和ms2的组合状态决定。

微步选择(ms1和ms2)。终端ms1和ms2上的输入选择微步格式,如表1所示。对这些输入所做的任何更改直到阶跃输入上的阶跃命令信号的下一上升沿才生效。

方向输入(DIR)。内部脉宽调制电流控制。DIR输入的状态决定了电机的旋转方向。对该输入所做的任何更改直到阶跃输入上的阶跃命令信号的下一上升沿才生效。每一个全桥都由一个固定关闭时间的脉宽调制电流控制电路控制,该电路将负载电流限制在理想值itrip。最初,一对对角的源和汇mos输出被启用,电流流过电机绕组和电流检测电阻器rs。当跨过r的电压与dac输出电压相等时,电流检测比较器重置十十脉冲宽度调制锁存。然后锁存器关闭源mosfet(在慢衰变模式下)或接收器和源mosfet(在快衰变模式或混合衰变模式下)。

限流的最大值是通过选择RS和VRF输入处的电压来实现的,其跨导函数近似为:

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DAC输出以精确的步骤将VREF输出减少到电流感应比较器(每一步的%ITRIMPax见表2)。

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至关重要的是,在SENSE1和SENSE2引脚上的最大额定值(0.5 V)不超过。对于全步,VREF可以应用到最大额定值VDD,因为峰值感值为0.707×VREF / 8。在所有其他模式下,VREF不应超过4 V。

固定的休息时间。内部的pwm电流控制电路使用一个一次性定时器来控制mosfet保持关闭的持续时间。一次关断时间toff由外部电阻rt和电容ct的选择决定,这些电阻ct从每个rc定时端子接地。关断时间,在CT值=470 pF到1500 pF和rT=12 KΩ到100 KΩ的范围内近似于:

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钢筋混凝土下料。除了固定的休息时间pwm控制电路中,ctx器件设置比较器的消隐时间。当内部电流控制电路切换输出时,此功能将使电流感应比较器的输出为空白。比较器输出被屏蔽,以防止由于钳位二极管的反向恢复电流或与负载电容相关的开关瞬变引起的假过电流检测。空白时间可以近似为:

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充油泵(CP1和CP2)。充油泵是用于生成大于vbb的门电源,以驱动源端dmos门。CP1和CP2之间应连接一个0.22μF陶瓷电容器,用于泵送目的。此外,vcp和vbb之间需要一个0.22μf的陶瓷电容器,作为高边dmos门的储能器。

VREG(VREG)。该内部产生的电压用于操作接收器侧dmos输出。VREG管脚必须用0.22μF电容器与地分离。VREG由内部监控,在故障情况下,设备的DMOS输出被禁用。

启用输入(“E”、“N”、“A”、“B”、“L”、“E”)。这个有效的低输入

启用所有DMOS输出。当设置为逻辑高时,输出被禁用。转换器的输入(step、dir、ms1和ms2)都保持活动状态,独立于输入状态。

关闭。在正常运行期间,如果发生故障,例如VCP上的过热(TJ过高)或欠压,则设备的输出将被禁用,直到故障条件消除。

通电时,如果VDD低,欠压锁定(UVLO)电路将禁用驱动器并将转换器重置为初始状态。

睡眠模式(“S”、“L”、“E”、“E”、“P”)。 当电机不使用时,此低控制输入用于最小化功耗。它禁用了许多内部电路,包括输出DMOS FET、电流调节器和电荷泵。将此设置为逻辑高允许正常操作和启动(此时A3979驱动电机至初始微步位置)。当设备脱离休眠模式时,为了使电荷泵(栅极驱动)稳定,在对阶跃输入发出阶跃命令信号之前提供1 ms的延迟。

快速衰减输入百分比(pfd)。当阶跃输入信号指令的输出电流比前一步低时,它将输出电流衰减切换到慢、快或混合衰减模式,这取决于pfd输入的电压水平。如果pfd输入端的电压大于0.6×vdd,则选择慢衰减模式。如果pfd输入端的电压小于0.21×vdd,则选择快速衰减模式。当vpfd介于这两个级别之间时,选择混合衰减模式,如下一节所述。该终端应与0.1μf电容器。

混合衰变操作。如果pfd输入端的电压在0.6×vdd之间,则电桥以混合衰减模式工作,由阶跃序列决定(如图2至图5所示)。当达到触发点时,装置进入快速衰减模式,直到RCX端子上的电压衰减到与施加到PFD端子上的电压相同的水平。设备在快速衰减中运行的时间近似为:

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在这个快速衰减部分之后,设备在固定的关闭时间段的剩余部分切换到慢速衰减模式。

同步整流。当脉冲宽度调制关闭时-周期由内部固定-关闭时间周期触发,负载电流根据控制逻辑选择的衰减模式循环。A3979同步整流功能在电流衰减期间打开适当的mosfet,并使用低rds(on)驱动器有效地短路体二极管。这大大降低了功耗,消除了大多数应用对外部肖特基二极管的需要。同步整流可以设置为激活模式或禁用模式:当sr输入为逻辑低时,激活模式启用,并且可能发生同步整流。此模式通过在检测到零电流水平时关闭同步整流来防止负载电流反转。这可防止电机绕组反向导电。激活模式

应用程序信息

当SR输入为逻辑高电平时,同步整流被禁用。当需要外部二极管将功耗从a3979封装传输到外部二极管时,通常使用此模式。

布局。安装设备的印刷电路板应具有重型接地平面。为了获得最佳的电气和热性能,A3979应该直接焊接到电路板上。

负载电源端子vbbx应与电解电容器分离(建议大于47μf),尽可能靠近设备放置。

为了避免由于高dv/dt开关瞬态的电容耦合而产生的问题,将电桥输出轨迹从敏感的逻辑输入轨迹中移开。始终以低源阻抗驱动逻辑输入以提高抗噪性。

接地。agnd(模拟接地)端子和PGND(电源接地)端子必须在外部连接在一起。

所有接地线应连接在一起并尽可能短。以装置为中心的星-地系统是最佳设计。

位于暴露热垫下的铜接地平面通常用作星形接地。

电流感应。为了最小化由地面跟踪红外下降引起的对输出电流水平的不精确感测,电流感测电阻器rs应具有独立的接地回路,以返回到设备的星形接地。这条路应该尽可能短。

对于低值感测电阻器,印制电路板感测电阻器记录道中的红外压降可能很大,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:RS = 0.5/ITRIPmax

热保护。典型情况下,当接头温度达到165°C时,该内部电路关闭所有驱动器。其目的仅在于保护装置不受过度连接温度导致的故障影响,不应意味着允许输出短路。热关机有大约15°C的滞后。

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