欢迎访问电子工程网!   登录 | 免费注册 ]   

微芯_克里特人的个人空间 http://www.eechina.com/space-uid-107500.html [收藏] [复制] [分享] [RSS]

博客

高性能步进电机细分IC TC1002

已有 666 次阅读2014-2-14 16:04 | 关键词: 步进电机驱动芯片

高性能步进电机细分IC TC1002
1
一:功能特点
∗ 44 引脚QFP 封装
∗ 高达10MHz 时钟
∗ 内部集成模拟SINE/COSINE 发生器,DAC
∗ PWM 电流控制
∗ 少量的外部电路
∗ 自动减少电流
∗ 14 种细分选择
∗ 细分数的改变不会中断马达的运行
∗ Standalone or Buss 模式
∗ 5V 电源供电
∗ 过流保护
∗ 过温保护
∗ 错误输出
∗ 整步输出
∗ 消除共振
二:特性描述
TC1002 是一个高性能细分步进马达控制器。它包含一个模拟SINE/COSINE 信
号发生器,完整的数字控制集成在一颗IC 中,高集成度减少产品的设计周期。尽量的
减少了外部的分立元件,提供给设计者一个简单但又高效的产品。在一个完整的细分控
制系统上,TC1002 全面的控制马达运行状况,14 种细分等级,它能在任何时候改变马
达状态,没有必要要复位控制器。它很容易使马达前进使用者设定的固定步数。另外在
“整步”输出上,当马达长时间工作后,它会指出马达是否还处于整步状态上。TC1002
通过输入时钟和方向两种信号就可控制马达,并可以工作在离散状态下。设计者可以将
驱动电路和一个44 脚的QFP 封装控制芯片一起放置在PCB 上。
三:引脚功能说明
44 脚名称引脚功能
37 SCLK 阶跃时钟输入。一个正边沿能够使电机前进一个增量。
36 RESET 当RESET 脚为低时,这一输入会复位芯片。当重新释放时,
控制器会在它的初始状态(OUTA 为0,OUTB 为峰值)
38 DIR 方向输入。这一输入用来改变电机的方向。物理位置也和电机
线圈连接有关。
12 CSEL 时钟选择输入。为低时,内部的正弦余弦发生器作为SCLK 输
入且不依赖于EN 输入电平。为高时,当EN 输入为低时,COUT
输出将作为SCLK 输入,相反地,当EN 输入为高时,内部的
正弦余弦发生器将作为SCLK 信号。
10 RSEL ROM 选择脚,为低选择SIN/COS 发生器,为高选择外部查找
高性能步进电机细分IC TC1002
2

39 EN 使能输入。为低时,会使能/失效PWM 和全桥输出信号。
41 FSETP 全步输出信号。这一低有效的信号显示了什么时候芯片正弦余
弦输出处于全步位置。
40 FAULT 错误输出信号。这一高有效的输出信号显示了什么时候错误发
生。它会在芯片复位之前一直保持有效状态。
13 WR 写输入。当芯片被设置成接入状态时,这一输入被用来锁存微
步选择,使能和方向输入。
15 MODE 模式选择输入。这一输入是用来设置芯片处于单机状态或者接
入状态。
23,24,
25,26
HRA,LRA,
LLA,HLA
状态A 高面和低面全桥控制信号。这些输出被用来控制离散
P-N 或者N-N 全桥电源区。
4,5,6,
7
HLB,LLB,
LRB,HRB
状态B 高面和低面全桥控制信号。这些输出被用来控制离散
P-N 或者N-N 全桥电源区。
19 OUTB 状态B 的余弦DAC 波形输出信号。
20 VrefB 参考电压
17 OUTA 状态A 的正弦DAC 波形输出信号。
16 VrefA 参考电压
42 IHI 高有效或者低有效的高面全桥控制信号的极性选择。
43 ILOW 高有效或者低有效的低面全桥控制信号的极性选择
21,9 VSA,VSB 状态A 和状态B 的电流输入。
22,8 OVCA ,
OVCB
状态A 和状态B 电流/短路电路保护输入。
3 CURRED 自动电流衰减输出信号。这一高有效输出信号用来自动衰减驱
动器的输出电流。
1,2 OSCRC ,
OSCR
PWM 振荡器的电阻/电容。
32,31 OVV,
OVTMP
过压保护输入。过温保护输入。
14,44 VCC 电源。
18 AGND 模拟地。
11,33, GND 数字地。
27-30 MSEL0-MSE
L3
微步选择输入。这些输入用来选择每全步的微步数。可用值有:
2,4,5,8,10,16,25,32,50,64,125,128,250,256。
34,35 CIR0,CIR1 PWM 循环选择输入。这些输入用来选择PWM 是否处于循环
或者非循环模式,或者自动循环和非循环模式。
高性能步进电机细分IC TC1002
3
四:内部方框图
高性能步进电机细分IC TC1002
4
五:典型应用图
高性能步进电机细分IC TC1002
5
六:电气特性
测试条件: Vdd=+5.0±10%, Topr=25°C
符号参数条件最小典型最大单

VIL 低电平输入电压0.8 V
VIH 高电平输入电压2.0 V
VT+ 施密特触发器高电平输入电压VDD=5.0 4.0 V
VT- 施密特触发器低电平输入电压VDD=5.0 0.9 V
VH 施密特触发器迟滞电压VDD=5.0 0.1
IIL 低电平输入电流VIN=VSS 1.0 m
A
IIH 高电平输入电流VIN=VDD 1.0 m
A
VOL 低电平输出电压VSS=+0.
4
V
VOH 高电平输出电压VDD=-0.
4
V
IOL 低电平输出电流-6.0 m
A
IOH 高电平输出电流3.0 m
A
ICC 工作电流20 m
A
表1.1: 直流电气特性
符号参数最小典型最大单位
tRW RESET 脉宽200 nS
tS MSEL, SCLK 建立时间100 nS
tSW SCLK 脉宽10 1/2(fCL
K)
nS
tWR WR 脉宽20 nS
tWH WR 上升沿后数据保持时间0 nS
fPWM PWM 频率20 KHz
fCLK SCLK 输入频率10 MHz
表1.2: 交流电气特性
参数符号范围单位
直流工作电压VDD VSS-0.3 to +7.0 V
输入电压VIN VSS-0.3 to VDD +7.0 V
高性能步进电机细分IC TC1002
6
输出电压VOUT VSS-0.3 to VDD +7.0 V
储存温度TSTG -65 to +150 °C
表1.3: 最大额定值
参数符号最小典型最大单位
直流工作电压VDD 4.5 5.0 5.5 V
输入电压VIN VSS VDD V
工作温度TOPR -20 85 °C
表1.4: 推荐工作条件
七:内容说明
1:输入保护
这里有四种保护输入:过温,过压,A/B 相过流四种输入脚通过施密特触发
器到达4 输入AND 门,一种或一种以上的保护输入都有效,没有用到的输入脚必须接逻辑
高电平状态。在发现一个错误后,TC1002 将会锁存这个错误,FAULT 输出脚输出为逻辑高
电平状态。这个时候,相位控制脚,相位使能脚,PWM 都无效。TC1002 必须拉低RESET
脚来进行复位,或者关闭电源来清除错误状态来使PWM 和驱动控制脚重新有效.
图1.3 and 1.4 举例过温/过流应用
图1.3: 过流保护例子图1.4: 过温保护例子
2:细分选择
细分选择输入脚被用来改变马达每步的细分数。这个输入脚会经过一个施
密特触发器用来增强信号的抗干扰性。这里有14 种不同的细分档在这芯片中。表1.2 列出
了MSEL0~3 与细分档的关系。TC1002 的一个特点就是细分档可以在任何时候改变。细分
档无论马达的工作过程中还是在复位状态下都可改变。只要在下一个SCLK 时钟的上升沿
到来后,新的细分档被锁存和执行,如果新的细分档被选择,原来设置的步数将不能满足使
马达停留在整步上。要使马达停留在整步上,步数的选择和细分档是有一定的关系。另外使
用者还可以利用FSTEP 脚来调整。
高性能步进电机细分IC TC1002
7
图1.2 细分设置
3:步/方向输入
TC1002 包含一个内在的SIN/COS 发生器和DAC,被用来定位A 相/和B
相的相位关系,它输出一个模拟的正弦/余弦波,因此外部就不需要再用DAC。SCLK 和DIR
输入经过施密特触发器用来增强信号的抗干扰性,使OUTA/OUTB 的输出信号增加一个量
或减少一个量。OUTA/OUTB 信号会在步时钟上升沿改变。至于OUTA/OUTB 信号改变了
多少量,就由MSEL0~3 脚来决定。DIR 输入脚决定了OUTA/OUTB 波形的方向,也就决定
了马达运行的方向。DIR 同步于SCLK。DIR 在SCLK 的上升沿处被锁存和执行EN 脚并不
会影响SCLK 输入脚,如果有信号加到SCLK 上,SIN/COS 发生器将继续改变,OUTA/OUTB
同时输出。
4:芯片选择输入
CSEL 脚用来开启一些功能,MSEL0,MSEL1 选择功能。当CSEL 为低电平或者没有连接
使,MSEL0,MSEL1 用做细分选择。当CSEL 为高电平,MSEL0,MSEL1 可以被用来:
复位芯片,使PWM 和驱动控制输出脚无效,SCLK 信号切换到COUT 脚。MSEL0,MSEL1
输入脚和功能的关系见表1.7
高性能步进电机细分IC TC1002
8
图1.7 芯片选择设置
5:整步输出
这个引脚输出为高就表明当前马达正处在整步中。在OUTA 或OUTB 为最低
时就会有整步输出。
6:对偶 PWM
TC1002 包含一个独特的对偶PWM 电路,它能有效的控制两相马达线圈中的
电流,内部的PWM 使用在快速衰减或慢速衰减模式中控制电流慢速衰减模式,
在慢速衰减PWM,线圈中的电流在PWM 关闭下,在电路中循环慢速衰减,通常用在低感
应系数的马达中。见图1.5 快速衰减模式,在快速衰减PWM,电流在PWM 关闭的情况下,
通过桥流向电压源。这种方式控制电流允许快速响应但会降低效率,增加电流纹波。尤其在
低感应系数马达中。见图1.6
图1.5 慢速衰减PWM 图1.6 快速衰减PWM
在OUTA/OUTB 上升阶段,PWM 将会处在慢速衰减模式,在这个模式下,驱动器尽量保持
高性能步进电机细分IC TC1002
9
电流缓慢减小,提供驱动器工作效率。
在OUTA/OUTB 下降阶段,PWM 将有可能处在两种模式下。第一种是慢速衰减模式提高工
作效率和减少电流纹波,第二种是快速衰减模式下,从马达线圈中拉电流回电源。
7:设置 PWM类型
在TC1002 中PWM 可以通过CIR0 和CIR1 设置成慢速衰减模式,快速衰减模式。这之间
的关系见图1.8
图1.8 电流控制模式设置
8:驱动控制输出
图1.7 是OUTA/OUTB,PWM,驱动控制之间的关系。当OUTA 或OUTB
为0,所有驱动控制脚和使能被关闭。IHI 和ILOW 输入脚用来分别改变上半边和下半边驱
动信号的极性。这两个引脚不影响EN 和PWM 输出信号
图1.7 驱动控制输出
高性能步进电机细分IC TC1002
10
图1.8 驱动控制输出例子
9:电流控制
电路例子见图1.9
图1.9 电流数字控制例子
自动减小电流
TC1002 包含一个自动减小电流电路。当马达处在空闲的时候,最后一个SCLK 上
升沿1.5 秒后,CURRED 脚自动输出为高。在这个脚外加一些结构就可以用来减小线圈中
的电流, 在下一个SCLK 上升沿来后,CURRED 脚将被复位。这功能可以很好的减小马达
和驱动器的电流,从而可以减小其发热,提高电源效率,虽然两相中的电流都减小,但其减
小的百分比是一样的,所以马达还是停留在那里。
图2.0 自动减小电流
高性能步进电机细分IC TC1002
11
10:OSC
TC1002 包含一个内在的OSC 发生器,通过外部RC 电路,推荐其工作在20KHz,
以减少马达发热和避开听觉范围。OSC 频率与RC 关系图见1.9
图1.9 OSC 频率设置
11:RESET
RESET 输入脚经过施密特去初始化TC1002。TC1002 必须上电后复位以保证,
后面操作。为了初始化TC1002,RESET 被拉为逻辑低电平状态至少200ns
初始化TC1002 后,A 相处在0 状态,B 相处在最大状态。只要没有错误发生,FAULT 输出
被清除。在没有SCLK 输入的1.5 秒后,自动减小电流。细分选择和方向在RESET 的上升
沿被锁存。这些无论在Buss 或Stand-alone 模式。
12:外部查找表
TC1002 允许使用外部查找表去合成A 相/B 相波形。通过使用RSEL 脚来实现。
通过查找表可以合成自己想要的波形。当RSEL 脚处于逻辑低电平状态时,内部查找表功能
被选择。当RSEL 为高电平时,地址将会输出到OUTB。这个8 位的地址增加或减小取决于
细分和方向输入脚,TC1002 使用一个逐渐递增的地址发生器。8 位地址可以组合成256 种
状态。只有四分之一OUTA/OUTB 波形被储存。TC1002 会自动复制这些波形信息。
图2.0 显示了当MSEL0~3 选择5 细分时,产生的地址
图2.0 查找表对应地址
高性能步进电机细分IC TC1002
12
13:Buss/Stand-alone 模式
TC1002 可以工作在Stand-alone 模式或者也可以工作在Buss 模式连接到微控
制器。如果MODE 输入脚为高电平,TC1002 将处在Stand-alone 模式,MSEL0~3 和DIR 在
SCLK 上升沿的时候被锁存。EN 脚不依靠SCLK。如果MODE 输入脚为低电平,TC1002
将处在Buss 模式,MSEL0~3,DIR 和EN 在WR 上升沿后被锁存。图2.2 显示了WR 的时
序。
图2.2 WR 时序
八:封装
图1.2 TC1002 封装

 

 

该产品由深圳微芯集成电路设计有限公司 自主研发设计。

深圳市微芯集成电路设计有限公司成立于20065月,由国内外集成电路设计服务行业的高级人才合资创建。是一家致力于集成电路产品设计服务的公司,为同行提供最具竞争力的集成电路设计服务解决方案。为客户降低产品成本、提高产品的性能并加快客户产品的上市时间,消除客户对整个芯片设计和制造的顾虑。通过依靠我们具有丰富设计经验的团队来实现芯片,客户可以把精力集中放在自己的技术研究、系统和产品开发上,最终实现双赢的目的。
   深圳市微芯集成电路设计有限公司在客户接口、Foundry接口、客户服务等方面具有良好的信誉,具备向国内外客户提供各个层次及各方位的集成电路设计服务能力。我们提供的服务函盖集成电路的前、后端设计、光掩膜加工、晶圆制造、封装、测试、验证、集成电路修改、可靠性分析以及产品交付在内的一站式服务one stop shop)。

   深圳市微芯集成电路设计有限公司拥有先进的工作站以及集成电路测试仪器,并以深圳集成电路产业化基地为依托,拥有完善的集成电路设计流程及质量保证体系,我们专注于集成电路的设计与开发,设计线宽覆盖0.18u-1.5u CMOS/BiCMOS/BiPOLAR工艺,公司尤其擅长于DACADC,功率放大器,压频转换电路,时钟电路,光通讯电路,锁相环,及显示驱动等电路,并与国内集成电路生产、封装、测试以及设计厂家建立长期的合作关系。我们秉承"以诚至微、芯育生活"的设计服务理念,不断提高公司的设计水平,为客户提供最完善的解决方案及技术支持服务。

tc1002芯片


路过

鸡蛋

鲜花

握手

雷人

评论 (0 个评论)

facelist

您需要登录后才可以评论 登录 | 立即注册

全部作者的其他博客

回顶部