DRV8825電機驅動芯片

1、電力電子 Power Electronics62 電子技術與軟件工程 Electronic Technology & Software Engineering步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元， 可以分別通過控制脈沖個數(shù)和頻率， 從而達到準確定位和調速的目的， 在機電一體化產品中有著廣泛的應用。設 計 中 常 用 的 步 進 電 機 又 有 單 極 型(unipolar) 和雙極型 (bipolar) 之分。 相對而言， 單極型電機雖然應用效率較低， 但是驅動電路簡單， 在早些年有較大的成本優(yōu)勢， 特別是在高電壓、 大電流的應用中。 不過近年來，隨著各大廠家雙極型電

2、機專用驅動芯片的大量推出， 在性能不斷提高的同時， 價格也在不斷下降， 再綜合了其占用 PCB 空間小， 控制簡單等優(yōu)點， 采用雙極型電機及專用驅動芯片取代單極性電機已經成為了一種趨勢。本文將介紹一種雙極型電機專用控制芯片DRV8825， 并提供一個基于該芯片的打印機電機驅動電路設計方案。1 芯片介紹DRV8825 是德州儀器 (TI) 為打印機、 掃描儀和其他自動化設備設計的集成電機驅動芯片。 它集成了 2 個 H 橋電路， 以及片上 1/32 微步進分度器， 可以驅動一個雙極型電機，或兩個直流有刷電機。 輸入電壓范圍 8.245V, 可以提供 1.75A 的有效電流， 并可承受

3、2.5A的峰值電流(在 24 V、 25° C 的應用環(huán)境下 )。低至 0.2 的導通電阻， 保證了芯片良好的熱特性。 另外， 還集成了快速響應的短路、 過熱、欠壓及交叉?zhèn)鲗ПＷo功能電路， 能夠檢測故障狀況， 并迅速切斷 H 橋， 從而為電機和驅動芯片提供保護。功能模塊框圖:關鍵引腳功能說明:nENBL: 輸入， 使能， 低有效， 帶內部下拉。高電平時， 關閉芯片所有輸出和操作。nSLEEP : 輸入， 低電平時進入低功耗休眠模式， 帶內部下拉。STEP: 輸入， 上升沿觸發(fā)一步， 帶內部下拉。DIR: 輸入， 設置步進方向， 帶內部下拉?；?#160;DRV8825 的

4、打印機電機驅動電路設計文/吳迪【關鍵詞】 DRV8825 步進電機 驅動電路本文 介紹 了 雙極型 步 進電機專 用 控制 芯片 DRV8825 的 特性及使用 方法， 并提供了 一種基于DRV8825 的打印機電機驅動電路的設計方案。摘 要MODE0、 MODE1、 MODE2: 輸 入， 設置 full, 1/2, 1/4, 1/8/ 1/16, or 1/32 微 步 模 式。DECAY: 輸入， 衰變模式設置。nRESET: 輸入， 復位， 低有效， 初始化分度器并關閉 H 橋輸出。 帶內部下拉。AVREF、 BVREF: 輸入， 線圈

5、電流參考電壓設置 nHOME : 開 漏 輸 出， 電 機 轉 到 home state(從上電開始電機轉過 45°的位置) 時輸出低電平。 nFAULT: 開漏輸出， 低電平表示在錯誤狀況(過熱、 過載) 。ISENA、 ISENB: 連接采樣電阻。AOUT1、 AOUT2: 連接到雙極型電機的線圈 A， 正向電流方向為 AOUT1 AOUT2。BOUT1、 BOUT2: 連接到雙極型電機的線圈 B， 正向電流方向為 BOUT1 BOUT2。2 用于打印機的雙極型步進電機驅動電路方案本案中打印機系統(tǒng)對步進電機驅動的要求為: 驅動電壓 VH=38V， 需提供最大 1.5A的有效電流。

6、 另外， 要求電機驅動的斬波電流閾值可控， 在不同的應用中可以對電機提供不同的電流， 以便更好的控制電機和驅動片的溫升。根據(jù)以上要求， 設計電機驅動電路圖如下: MODE2MODE1MODE0MnENBLR2R41 R/1 %/1 206/1 /4W1 R/1 %/1 206/1 /4WC1C20.47U0.1 UPWMMVRR1 14.7KR7R81 R/1 %/1 206/1 /4W1 R/1 %/1 206/1 /4WRM14.7K13572468C30.01 uFMSTEPMDIRMDECAYMnSLEEPMnHOMEMnFAULTR1 34.7K 1 %AnBBnR61 R/1 %/

7、1 206/1 /4WR91 R/1 %/1 206/1 /4WVHVHR1 01 .5K 1 %IC1DRV882541 11 08201 9271 81 71 61 31 2572221691 42924282325262131 5VMAVMBBOUT1BOUT2DIRDECAYnHOMEnFAULTnSLEEPnRESETBVREFAVREFAOUT1AOUT2STEPnENBLISENAISENBGNDPADMODE0GNDNCMODE1MODE2CP2CP1VCPV3P3OUT3.3VR1 24.7KR3R54.7K4.7KRM24.7K13572468MnRESETMOTOR ST

8、EPPER1234R14.7KAC40.01 uFR1 421 0KC50.01 UR1 411 0K電路設計說明:2. 1 1MCU端口 需求:電路圖 所示是最大連接方式， 需要 10個輸出 端口、 2 個輸入端口。 實際應用 中可以 根 據(jù) MCU 端 口 資 源 情 況， 選 擇 性 的 連接 nHOME、 nFAULT、 nSLEEP、 DECAY、nENBL 等端口， 以節(jié)約端口。 2. 2 參考電壓生成電路:PWMMVR 信 號 為 MCU 輸 出 的 幅 值為 3.3V 的 PWM 信號。 PWM 信號是一種 具有固定周期不定占空比(D) 的數(shù)字信號。PWMMVR 信號首先經過電

9、阻(R10、 R13)分壓， 得到幅值后再經過兩級RC積分電路后就產生參考電壓。mV 為 2.5V 的 PWM 信號， 然參考電壓空比， 就可以產生不同幅值的參考電壓。 因此REFV=mV D。 通過控制 PWM 信號的占本案的參考電壓理論值是小等于 2.5V 的任意正電壓， 從而實現(xiàn)了斬波電流閾值可控的設計目標。2. 3 采樣電阻設置:本 案 采 用 3 個 1206 封 裝 1/4W、 F 檔 的1 電阻并聯(lián)作為采樣電阻， 故ISENR=1/3， 根據(jù)斬波電流閾值計算公式ISENREFchopRVI´=5， 理論最大斬波電流為 1.5A， 達到設計要求。 在電流為 1.5A 時，

10、 單個采樣電阻的功率為 0.25W，因此需至少選用 1/4W 的電阻。 實際測試中，在長時間最大電流運行時， 1/4W 的采樣電阻無明顯溫升， 因此可以滿足設計要求。2. 4 散熱處理DRV8825 芯片封裝底部有一塊裸露的散熱片(電路圖中定義為 29 腳) ， PCB 設計時最好能將其焊接到 PCB 的接地銅皮上， 并盡量增大這塊接地銅皮的面積， 多打過孔， 以達到良好的散熱性能。本文介紹了雙極型步進電機專用控制芯片 DRV8825 的特性及使用方法， 并提供了一種基于DRV8825 的打印機電機驅動電路的設計方案。 經實際測試， 該方案電機驅動效果良

11、好， 驅動芯片溫升較小， 可以滿足打印機實際應用的需要。參考文獻1 TI 公司 . DRV8825, 技術手冊 .作者單位福建實達電腦設備有限公司 福建省福州 市 350002電流調節(jié)電流通過電機繞組是由一個固定頻率PWM電流調節(jié)，或電流調節(jié)砍。當H橋被使能，電流上升通過繞組的速率依賴于直流電壓和繞組的電感。一旦電流達到電流斬波的閾值，所述橋禁用電流，直到下一個PWM周期的開始。在步進電機，電流調節(jié)器用于改變所述電流在兩個繞組中的半正弦方式以提供平滑運動。在PWM斬波電流是由一個比較器，其兩端的電流檢測電阻器比較電壓設定連接到希森銷，乘以5倍，與基準電壓?；鶞孰妷罕惠斎霃膞VREF引腳。滿量程（100）斬波電流進行計算公式1 。VREFX¾ICHOP=5·RISENSE(1)例如：如果一個0.25 感測電阻器的使用量和VREFx銷為2.5V ，滿量程（100）的斬波電流將2.5伏/ （5× 0.25)= 2 A.該參考電壓是由一個內部的DAC ，允許一個雙極步進電動機的分數(shù)步進縮放，如在下面的微定位器部分中描述。衰減模式中的PWM電流斬波，所述H橋被使能以驅動電流通過電動機繞組直到PWM電流斬波的閾值被達到。這示于科幻gure 3如情況1所示的電流流動的方向表示正電流