微型步進電機驅動IC介紹
時間：2023-08-29 18:47:19
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微型步進電機的驅動IC有很多種如DIO5833、HR8833、SGM42633、drv8833等等。這些芯片的原理都差不多，Datasheet也都差不多，PCB layout也差不多，至于誰兼容誰，誰抄寫誰咱也不管，本文只介紹此類芯片原理以及使用方法。
1、原理圖拓撲圖：
【資料圖】
此類芯片都是雙H橋控制電機驅動IC，能夠驅動兩個直流電機或者一個步進電機，如下圖所示：
2、芯片內部框圖：
如下圖所示，可以很明顯的看出兩個H橋，每個H橋對應一個驅動電路以及過流保護電路，而且集成內部泵壓電路用于驅動高側MOSFET。兩個H橋可以并聯用于驅動大電流的直流電機。此類芯片集成各種保護功能，可在系統發生故障時保護設備，其中包括欠壓鎖定（UVLO）、過電流保護（OCP）和超溫停機（TSD）。
3、H橋控制方法
下表中列舉了H橋在不同輸入邏輯下的輸出表現。
結合下面的電流路徑能夠很直觀的理解，改變線圈電流的方向實現正反轉。快速衰減/慢速衰減是為了解決驅動停止時電感線圈的續流問題，快速衰減通過MOSFET的體二極管實現續流，電流下降的快，慢速衰減使用低測兩個MOSFET導通實現繞組短路，環路電阻小，電流下降的慢。快速衰減電流衰減的快但是速度變化慢，可以理解為“溜車”。慢速衰減電流衰減慢，速度變化快，可以理解為電機“制動”。
4、電流調整
每個H橋都有一個電流檢測電阻，當電阻的壓降達到200mV時（也就是xISEN管腳電壓VTRIP），芯片內部比較器輸出翻轉，使輸出關閉，一段時間后，xISEN管腳電壓下降到VTRIP以下，如果此時輸入狀態沒有變化，輸出再次使能，如此反復調整，使線圈（繞組）中的電流限制在某一個固定值，只需合理配置xISEN電阻即可調整電流。對于直流電機主要是為了限制啟動電以及失速電流（過慢或過快），對于步進電機在每次脈沖激勵后都有用到，這是步進電機的特性決定的，因此對于步進電機可以調節此電阻調整電流，電流越大產生的磁場越強，“勁”就越大，當然電流不能超過電機線圈的最大電流限制。
對于步進電機來說驅動輸出總是和PWM類似的波形，來維持輸出電流不超過設定值，如下圖所示：
5、過流保護（OCP）
過流保護是指H橋的過流檢測電路識別到過流后，關閉H橋實現對H橋的保護，同時nFAULT管腳會輸出低電平指示出現故障。注意過流保護只關閉出現故障的H橋，另外一個H橋如果沒有檢測到故障，則正常運行。一定要和上面的電流控制區別開來，完全不是一回事兒，不少文章都混為一談，認為xISEN管腳電壓達到VTRIP，nFAULT管腳就會變化，這是錯誤的。
6、過熱停機（TSD）
這個很好理解，溫度超過一定的閾值就會進入此狀態，同時nFAULT輸出低電平，溫度降低到一定程度后恢復正常運行。設計軟件或者硬件時應當避免此問題出現，需要改變控制邏輯，或者增加散熱方法。
7、欠壓鎖定（UVLO）
當電源VM的低于鎖定閾值時，所有電路關閉，所有內部邏輯復位，同時nFAULT輸出低電平，當電壓恢復后可正常訪問。
8、layout
芯片設計時把功率電路放在了左側，邏輯輸入放在了右側，layout時按照手冊推薦畫法即可，難度不大。
