A3977: 変換機能付きマイクロステッピング DMOS ドライバ

A3977 は変換機能を内蔵した完全なマイクロステッピング モータ ドライバです。バイポーラ ステッピング モータを、フル、ハーフ、1/4、1/8 の各ステッピング モードで駆動するように設計されており、35 V、±2.5 A の出力ドライブ容量があります。A3977 には、低速、高速、混合の電流減衰モードで動作する機能がある固定オフ時間の電流レギュレータが含まれています。この電流減衰制御スキームにより、可聴域のモータ ノイズが減少し、ステッピングの精度が高くなり、消費電力を削減できます。

この変換機能は、A3977 を容易に実装するためのカギとなります。STEP 入力に 1 つのパルスを入力するだけで、モータは 1 ステップ (2 つのロジック入力により、フル、ハーフ、1/4、または1/8 が決定される) 進みます。位相シーケンス テーブル、高周波数制御線、またはプログラムへの複雑なインターフェイスはありません。A3977 インターフェイスは、複雑なマイクロプロセッサを使用できない用途や、負荷が大きすぎる用途に最適です。

内部に同期整流制御回路があるため、PWM 操作中の消費電力を改善できます。

内部回路保護には、ヒステリシスを伴うサーマル シャットダウン、低電圧ロックアウト (UVLO)、およびクロスオーバー電流防止が含まれます。特別な起動シーケンスは不要です。

A3977 は、4 面のそれぞれに 3 つの内部結合ピン付きの 44 ピン プラスチック PLCC (末尾は ED) と、露出熱パッド付きの薄型 (<1.2 mm) 28 ピン TSSOP (末尾は LP) の 2 つのパワー パッケージから選択できます。パッケージは両方とも鉛フリーで、リードフレームは 100% 曇り錫でめっき加工されています。

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  • Features and BenefitsFeatures and Benefits
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  • NewsNews
  • ±2.5 A、35 V 出力定格
  • 低 rDS(ON) 出力、0.45 Ω ソース、0.36 Ω シンク TYP
  • 自動電流減衰モード検出/選択
  • 3.0 ~ 5.5 V のロジック電源電圧範囲
  • 混合、高速、低速の電流減衰モード
  • ホーム出力
  • 同期整流による低消費電力
  • 内部 UVLO およびサーマル シャットダウン回路
  • クロスオーバー電流防止

A3977 は、4 面のそれぞれに 3 つの内部結合ピン付きの 44 ピン プラスチック PLCC (末尾は ED) と、露出熱パッド付きの薄型 (<1.2 mm) 28 ピン TSSOP (末尾は LP) の 2 つのパワー パッケージから選択できます。パッケージは両方とも鉛フリーで、リードフレームは 100% 曇り錫でめっき加工されています。

パッケージ

よくある質問


Q1:A3977 のアプリケーション ノートはありますか?

Q2:A3977 では、どのようなタイプのマイクロステッピングを実行できますか?

Q3:A3977 をその他のデバイスにドロップイン置換、またはピン対ピン置換できますか?

Q4:1 つのパッケージに変換機能とドライバがあることの利点は何ですか?

Q5:入力ピンにプルアップ抵抗/プルダウン抵抗は必要ですか?

Q6:A3977 にはどのような保護機能がありますか?

Q7:モータに許容される最大電源電圧はいくつですか?

Q8:データシートには出力電流が ±2.5 A と記載されています。これはデバイスの合計電流ですか? または 1 相あたりの電流ですか?

Q9:どのタイプの外部コンポーネントが必要ですか?

Q10:レイアウト上の問題で考慮すべき点はありますか?

Q11:A3977 は定電流制御用デバイスですか? または定電圧制御用デバイスですか?

Q12:高電流時の消費電力を低減するために推奨される最小の銅接地板面積を教えてください。

Q13:高電流での動作時にパッケージの消費電力を抑制する特別なテクニックはありますか?

Q14:外部ダイオードの使用に関するアプリケーション ノートはありますか?

Q15:お勧めのショットキー ダイオードはありますか?

Q16:A3977 は携帯する用途で使用できますか?

Q17:運転中にステップ分解能を変更できますか?

Q18:自動電流減衰モード検出/選択とはどういう意味ですか?



Q1 - A3977 のアプリケーション ノートはありますか?

はい。アプリケーション ノート STP01-2 の「ステップ & 方向変換機能インターフェイスが統合された新型マイクロステッピング モータ ドライバ IC」です。


Q2:A3977 ではどのようなタイプのマイクロステッピングを実行できますか?

A3977 には、フル、ハーフ、1/4、1/8 のステップ モード動作があります。


Q3 - A3977 をその他のデバイスにドロップイン置換、またはピン対ピン置換できますか?

いいえ。一般的に、A3977 は通常のモータ ドライバ IC よりもコスト効果の大きいソリューションです。このデバイス単独で、多くの設計で 2 つ以上のデバイスを置換できるため、システム コストを削減できます。


1 つのパッケージに変換機能とドライバがあることの利点は何ですか?

1 つのパッケージに変換機能とドライバがあることの利点は、制御線の数を最小限にできることです。A3977 は 2 本の制御線を使用して制御されます。これに対して一般のモータ ドライバでは、同じ機能を実現するために 6 ~ 8 本の制御線が必要です。


Q5 - 入力ピンにプルアップ抵抗/プルダウン抵抗は必要ですか?

必要ありません。この入力は、希望するロジック レベルに応じて、Vdd または接地に直接接続できます。設計の都合でプルアップ抵抗/プルダウン抵抗が必要な場合は、1 kΩ の抵抗を推奨します。


Q6 - A3977 にはどのような保護機能がありますか?

  1. サーマル シャットダウン (TSD)
  2. 低電圧ロックアウト (UVLO)
  3. クロスオーバー電流防止
  4. Vreg とチャージ ポンプのモニタ

Q7 - モータに許容される最大電源電圧はいくつですか?

35 V です。どのような状況であっても、この値を超えることはできません。


Q8 - データシートには出力電流が ±2.5 A と記載されています。これはデバイスの合計電流ですか? または 1 相あたりの電流ですか?

出力電流定格は 1 相あたりの電流です。デバイスの動作中に接合部温度が 150°Cを超えないように特に注意してください。


Q9 - どのタイプの外部コンポーネントが必要ですか?

A3977 が正確に動作するには、以下のコンポーネントが必要です。

  1. Rsense1 と Rsense2 - PWM 電流制御回路に必要な外部センス抵抗。これらは非誘導タイプの抵抗である必要があります。推奨される最大 Rs 値は、Rs = 0.5 / Itripmax を使用して計算できます。Rs を妥当な範囲でより小さくすると、Rs での消費電力を抑え、ヘッドルームが大きくなります。また、0.1 µF モノ/セラミック コンデンサをこれらの抵抗と並列にする必要もあります。
  2. 0.22 µF モノ/セラミック コンデンサは、CP1 ピンと CP2 ピンの間に設置する必要があります。
  3. VREG ピンは、0.22 µF コンデンサでデカップリングして接地する必要があります。
  4. ロジック電源デカップリング コンデンサ。0.1 µF のセラミック コンデンサを推奨します。
  5. デカップリング コンデンサ - 負荷電源。> 47 µF の電解コンデンサを推奨します。また、高周波域での特性が重要となる場合は、0.1 µF のセラミック コンデンサを並列に配置する必要があります。
  6. PFD (パーセント高速減衰) ピンに、0.1 µF コンデンサが必要です。

Q10 - レイアウト上の問題で考慮すべき点はありますか?

はい。センス抵抗 Rs は、可能な限りデバイスの近くに接続する必要があります。Rs の接地側は、別の経路で、デバイスの接地ピンに戻す必要があります。デバイスの接地経路は可能な限り物理的に大きくする必要があります。47 µF 以上の電解デカップリング コンデンサは、負荷電源ピンと接地の間で、可能な限りデバイスの近くに設置する必要があります。


Q11 - A3977 は定電流制御用デバイスですか? または定電圧制御用デバイスですか?

A3977 は定電流制御用です。モータ巻線電流は、内部 PWM 電流制御回路により制御されます。この回路には、固定オフ時間を設定するための外部 RC 回路が組み込まれています。


Q12 - 高電流時の消費電力を低減するために推奨される最小の銅接地板面積を教えてください。

まずは、パッケージ外形の 2 倍の接地面積から始めたらいかがでしょう。レイアウト上の留意点の詳細は、「パッケージ熱特性」を参照してください。


Q13 - 高電流での動作時にパッケージの消費電力を抑制する特別なテクニックはありますか?

低 Vforward の外部ショットキー ダイオードを使用し、出力を VBB と接地に固定すると、A3977 の消費電力を削減できます。効果が大きいとは言えませんが、ヒート シンクでも可能です。注記:外部ダイオードを使用する場合は、最大の結果を得るために同期整流を無効にする必要があります。詳細については、アプリケーション ノート AN29504.8 の「パワー ドライブ回路」を参照してください。


Q14 - 外部ダイオードの使用に関するアプリケーション ノートはありますか?

A3977 に対する外部ダイオードの使用に関するアプリケーション ノートはありません。それぞれの出力で、ショットキー ダイオードを VBBに (マイナス側を VBB に) 接続する必要があります。また、それぞれの出力で、ショットキー ダイオードを接地に (プラス側を、センス ピンにではなく接地に) 接続する必要もあります。フル ステップ モードを使用している場合や、PFD を低速減衰のみに設定する場合は、出力と接地の間に 4 つのショットキー ダイオードのみを使用してください。4 つのショットキー ダイオードを出力から VBB の間に使用しても、低速減衰モードでの熱的性能は改善されません。


Q15 - お勧めのショットキー ダイオードはありますか?

使用できる電圧範囲と電流範囲によるため、一般的に、特定のダイオードを推奨することはありません。


Q16 - A3977 は携帯する用途で使用できますか?

もちろんです。A3977 にはスリープ モードがあり、使用していないときの消費電力を最小限に抑えることができます。スリープ モード中にデバイスに流れる最大電流はわずか 20 µA です。ロジック電源電圧範囲が 3.0 V ~ 5.5 V のため、一般的なバッテリ駆動装置にも対応できます。


Q17 - 運転中にステップ分解能を変更できますか?

タイミング要件を満たしていればできます。シーケンス モードを変更してより高い分解能やより低い分解能にする最も簡単な方法は、ホーム ポジション (ホームは低) で行うことです。それ以外の場合で、低分解能モードから高分解能モードに変更する場合 (ハーフ ステップから 1/4 ステップへの変更など)、両方のシーケンスの出力電流は同一です。(両方のシーケンスはデータシートの表 2 の同じ行にあります。)変換機能により、小さいステップを開始する次のステップまで、出力電流レベルは変更されずに維持されます。

シーケンス モードを変更しながら、モータを一定速度で回転させ続けるには、変更するモードに応じて、ステップ周波数を 2 倍、4 倍、または 8 倍にする必要があります。高分解能モードから低分解能モードへの移行は、データシートの表 2 の同じ行に両方のモードが表示される (1/8 ステップ #5 およびフル ステップ #1 など) 場合にのみ実行する必要があります。

シーケンス モードを変更しながら、モータを一定速度で回転させ続けるには、変更するモードに応じて、ステップ周波数を 1/2、1/4、または 1/8 倍する必要があります。高分解能モードから低分解能モードに移行し、低分解能モードに対して有効でないデータシートの表 2 の位置でそれを行う場合、出力電流が実際に変更されないまま、シーケンスは最初の可能性のある場所に進みます。次のステップに到達すると、シーケンス モードが変更される前に変換機能が記憶していた位置から、新しいシーケンス モードの次の位置にデバイスが移行します。たとえば、方向が「低」で、1/8 ステップ #2 にあった時点で 1/8 ステップ モードからフル ステップモードに変更すると、変換機能はフル ステップ #2 に進みます (出力電流は変更されない)。次のステップに入ると、位置はフル ステップ #3 になります。この結果、モータは 11/8 ステップ移動することになります。大変かとは思いますが、これでモータが一定速度を維持できます。


Q18 - 自動電流減衰モード検出/選択とはどういう意味ですか?

A3977 は性能を最適化するために、減衰モードを自動的に選択します。前のステップの出力電流が現在のステップの出力電流よりも高かった場合は、PFD ピンにより減衰モードが制御されます (電流をゼロまで下げる)。前のステップの出力電流が現在のステップの出力電流よりも低かった場合、減衰モードは低速減衰に固定されます (電流をゼロから上げる)。リセットやスリープ モードからデバイスを最初に起動する際、デバイスは両方のブリッジを混合減衰モードに設定します (PFD により減衰モードが制御される)。

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Functional Block Diagram

部品番号の仕様およびライフサイクル ステータス

Part Number Package Type Temperature RoHS
適合
部品構成 /
RoHS データ
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A3977SLPTR-T 28-lead TSSOP -20°C to 85°C Y データを見る
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