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HR8828-STEP/DIR微步进电机驱动芯片

2018年-12月-12日 03:45投资时报

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www.sinere.cn

给大家介绍的是一种内置步进表的集成微步进电机驱动芯片(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。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 zui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:


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。

Current Regulation

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:


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。

ecay Modes

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。 

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阈值,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。

本文来源于:www.sinere.cn


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