一种内置步进表的集成微步进电机驱动方案(HR8828)二之“模块功能”

发布时间:2018年07月10日 10:07    作者:dnsj999

今天给大家介绍的是一种内置步进表的集成微步进电机驱动器(HR8828),为打印机、扫描仪和其它自动化设备提供解决方案。其设计为能使双极步进电机以全、半、1/4、1/8、1/16、1/32步进模式工作。步进模式由逻辑输入MODEx选择。输出驱动能力达到38V和±3.5A。HR8828的衰减模式可编程。

其实这个型号我之前是有跟大家简单说过一次的,大家可以翻下我之前的文章,在5月29号发布的。HR8828也是一款由杭州中科微(中国北斗导航芯片设计厂商)研发出来可PIN TO PIN替代大部分进口的驱动芯片,如:TOSHIBA东芝的TB6560、TB6600就可直接替换使用。在保证性能的前提下,它的成本也是很有优势的。这里我就不说了。下面主要是说下HR8828的模块功能,以便大家进一步了解。

模块功能描述

HR8828双极步进电机提供集成驱动方案,内置两路NMOS H桥,电流检测和整流电路,微步进相序表。HR8828供电范围从8V至38,提供3.5A最大电流输出。

简单的STEP/DIR接口简化了控制电路,内置微步进相序表可以实现高细分模式。电流整流是可编程的,可实现混合衰减模式。

低功耗睡眠模式允许系统节省功耗当电机不需要驱动的时候。

PWM Motor Drivers

HR8828包含两路使用PWM电流控制的H桥电机驱动电路。下图显示电路功能模块:

HR8828模块功能图.png

注意:芯片上有多个VBB管脚,所有VBB管脚需连接在一起,连接到供电电源。

CurrentRegulation

通过固定频率的PWM电流整流器,流过电机驱动桥臂的电流是被限制的或者是被控制的。当一个H桥被使能,流过相应桥臂的电流以一个斜率上升,此斜率由直流电压VBB和电机的电感特性决定。当电流达到设定的阈值,驱动器会关闭此电流,直到下一个PWM循环开始。

在步进过程中,电流整流电路使得流过两个桥臂的电流呈现半正弦的方式变化,这样使得电机能圆滑的转动。PWM目标电流由比较器比较连接在SENSE管脚上的电流检测电阻上的电压除以一个除数因子(5)的值和一个参考电压决定。参考电压是VREF管脚上的输入电压。

100%斩波电流计算如下:

HR8828.png

举个例子:假如使用了一个0.5Ω的电阻,VREF上的电压为3.3V,这样100%斩波电流为1.32A。参考电压通过内部DAC来衡量,这样可实现步进电机的微细分。

DecayModes

在PWM电流整流期间,H桥被使能,这样驱动流过电机桥臂的电流直到PWM斩波电流阈值达到。电流路径在下图的示例1中描述。图中描述的电流方向定义为正向。

一旦PWM斩波电流阈值达到,H桥可以工作在两种不同的状态,快衰或者慢衰。

在快衰减模式,一旦PWM斩波电流阈值达到,H桥反转输出状态,使得桥臂电流反方向流通。当桥臂电流接近0时,H桥被禁止,这样防止反向电流流通。快衰减电流路径在下图的示例2表示。

在慢衰减模式,通过使能两路低压侧的FET,使得桥臂电流续流,下图示例3表示了慢衰减的电流路径。

HR8828衰减模式.png

衰减模式

HR8828支持混合衰减,可由DECAY的输入状态觉得输出方式:DECAY接地选择电流上升慢衰,下降混合衰;悬空或者接搞选择全混合衰。DEACY管脚内置22KΩ的下拉电阻。所以当DECAY管脚开路或者不使用时,默认的衰减方式是全混合衰减。

在混合衰减模式,开始是快衰减,经过一段固定关闭时间(PWM周期的33%),开启慢衰减,直至PWM周期结束。

Blanking Time

在电流被使能的那一刻,xISEN管脚上的电压是被忽略的,经过一个固定时间后,电流检测电路才被使能。这个消隐时间一般固定在1.75us。这个消隐时间同时决定了在操作电流衰减时的最小PWM时间。

nRESET, nENBLE and nSLEEP Operation

nRESET管脚输入低电平时,芯片复位内部逻辑,复位微步进相序表至HOME状态,同时禁止H桥,STEP上的逻辑输入是被忽略的。

nENBL管脚用来控制输出和使能/禁能微步进相序表的操作。当nENBL输入低电平,H桥输出使能,STEP上的上升沿被识别。当nENBL输入高电平,H桥被禁止,输出是高阻状态,STEP输入被忽略。

nSLEEP管脚输入为低电平时,器件将进入休眠模式,从而大大降低器件空闲的功耗。进入休眠模式后,器件的H桥被禁止,电荷泵电路停止工作,V3P3输出被禁止,同时内部所有时钟也是停止工作的,所有的逻辑输入都被忽略。当其输入翻转为高电平时,系统恢复到正常的操作状态并将器件的输出预置到HOME状态,为了内部电荷泵恢复稳定工作,在SLEEP恢复高电平并延时1ms后STEP信号才能起作用。

nRESET和nENABLE内置100KΩ的下拉电阻,nSLEEP内置1MΩ下拉电阻。

Protection Circuits
HR8828有过流保护,过温保护和欠压保护。
Overcurrent Protection (OCP)
  在每一个FET上有一个模拟电流限制电路,此电路限制流过FET的电流,从而限制门驱动。如果此过流模拟电流维持时间超过OCP脉冲时间,H桥内所有FET被禁止,nFAULT 管脚输出低电平。
  H桥上臂和下臂上的过流条件是被独立检测的。对地短路,对VBB短路,和输出之间短路,都会造成过流关闭。注意,过流保护不使用PWM电流控制的电流检测电路,所以过流保护功能不作用与SENSE电阻。
Thermal Shutdown (TSD)
  如果结温超过安全限制阈值,H桥的作用FET被禁止,nFAULT管脚输出低电平。一旦结温降到一个安全水平,所有操作会自动恢复正常。
Undervoltage Lockout (UVLO)
  在任何时候,如果VBB管脚上的电压降到低于欠压锁定阀值,内部所有电路会被禁止,内部所有复位。当VBB上的电压上升到UVLO以上,所有功能自动恢复。

先到这吧,下回说下这个型号的电路应用。


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dnsj999 发表于 2018-7-20 09:41:26
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