A3977: 带转换器的微步 DMOS 驱动器

A3977 是完整的微步电动机驱动器,具有内置转换器。该产品设计可在全、半、1/4 及 1/8 步进模式时操作双极步进电动机,输出驱动器容量为 35 V 及±2.5 A。A3977 包括一个固定停机时间电流稳压器,该稳压器可在慢、快或混合衰减模式下工作。此电流衰减控制方案能减少可听到的电动机噪音、增加步进精确度并减少功率耗散。

转换器是 A3977 易于实施的关键。只需在一个步进输入一个脉冲即可驱动电动机一个步进(两个逻辑输入确定是否处于全、半、1/4 或 1/8 步进模式)。该程序中没有相位顺序表、高频率控制行或复杂的界面。A3977 界面尤其适用于复杂的微处理器不可用或过载时的应用。

内部同步整流控制电路用来改善脉宽调制 (PWM) 操作时的功率消耗。

内部电流保护包括滞后过热关机、欠压锁定(UVLO) 及交叉电流保护。不需要特别的加电排序。

A3977 具有两种功率封装可供选择,即 44 引脚塑料 PLCC (在每一侧带有3个配置内部熔断器的引脚,后缀:ED)以及带外露隔热盘的的超薄(<1.2 mm)28 引脚 TSSOP (后缀: LP)。两种封装都为无铅封装,引脚框采用 100% 雾锡电镀。

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  • Features and BenefitsFeatures and Benefits
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  • ±2.5 A、35 V 输出额定值
  • 低 rDS(开)输出(一般为 0.45 Ω源极,0.36Ω灌电流)
  • 自动检测/选择电流衰减模式
  • 3.0 至 5.5 V 逻辑电源电压范围
  • 混合、快、慢电流衰减模式
  • 自动导向输出
  • 对低功率耗散同步整流
  • 内部欠压锁定 (UVLO) 及过热关机电路
  • 交叉电流保护

 

A3977 具有两种功率封装可供选择,即 44 引脚塑料 PLCC (在每一侧带有3个配置内部熔断器的引脚,后缀:ED)以及带外露隔热盘的的超薄(<1.2 mm)28 引脚 TSSOP (后缀: LP)。两种封装都为无铅封装,引脚框采用 100% 雾锡电镀。

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常见问题


问题1:是否有关于A3977的应用说明?

问题2:能够用A3977进行哪类微步频?

问题3:A3977是否是任何其他器件的插入式或引脚对引脚替代品?

问题4:一个封装内有转换器和驱动器的优势是什么?

问题5:我是否需要在输入引脚上的上拉/下拉电阻?

问题6:A3977提供哪类保护特性?

问题7:允许的最大电动机电源电压是多少?

问题8:数据表规定±2.5 A输出电流。这是否是该器件的总电流或每相电流?

问题9:需要哪类外置元件?

问题10:是否有任何我应该知道的布局问题?

问题11:A3977是否是恒定电流或恒定电压控制的器件?

问题12:为减少高电流时的功率耗散,建议的最小铜接地平面面积是多少?

问题13:有特殊技术可以降低以高电流运行时的封装功率耗散吗?

问题14:是否有关于外置二级管的使用的应用说明?

问题15:您有值得推荐的肖特基二极管吗?

问题16:A3977是否能够被用于便携式应用?

问题17:你能否在运行时改变步进分辨率?

问题18:自动电流衰减模式检测/选择意味着什么?



问题1 - 是否有关于A3977的应用说明?

有,应用说明STP01-2,“新微步频电动机驱动器IC与集成步频&方向转换器接口”。


问题 2:能够用A3977进行哪类微步频?

A3977提供全步频、半步频、四分之一步频和八分之一步频模式运行。


问题3 - A3977是否是任何其他器件的插入式或引脚对引脚替代品?

不是。总体上,A3977是比最典型的电动机驱动器IC更具有成本效益的解决方案。这一个器件能够替代很多设计中的两个或多个器件,因此降低了系统成本。


一个封装内有转换器和驱动器的优势是什么?

一个封装内有转换器和驱动器的优势是尽可能减少控制线的数量。A3977能够利用两条控制线进行控制,而典型的电动机驱动器为达到同一性能可能有多达6到8条控制线。


问题5 - 我是否需要在输入引脚上的上拉/下拉电阻?

不需要。输入可能与Vdd或地面直接有关,视你想要的逻辑等级而定。如果你的具体设计需要上拉/下拉电阻,那么建议使用1k ohm电阻。


问题6 - A3977提供哪类保护特性?

  1. 过热关机功能(TSD)
  2. 欠压锁定(UVLO)
  3. 交叉电流保护
  4. 稳压电源和电荷泵监视器

问题7 - 允许的最大电动机电源电压是多少?

35 V。在任何情况下不得超过这个水平。


问题8 - 数据表规定±2.5 A输出电流。这是否是该器件的总电流或每相电流?

输出电流额定值是每相电流。应保持谨慎,在运行本器件时不得超过150°C的结点温度。


问题9 - 需要哪类外置元件?

正确操作A3977需要下列元件:

  1. Rsense1和Rsense2 - PWM电流控制电路需要的外置感应电阻。这些应为无电感型电阻。建议最大Rs值可利用Rs = 0.5/Itripmax计算得出。利用Rs的合理较小值将浪费更少Rs的功率,并提供余量。也需要0.1 µF单一/陶瓷电容器与每个电阻并行。
  2. 0.22 µF单一/陶瓷电容器必须被放置在CP1和CP2引脚之间。
  3. VREG引脚应与0.22 µF电容器解耦至地面。
  4. 逻辑电源解耦电容器。推荐0.1 µF陶瓷电容器。
  5. 解耦电容器-基荷电源。推荐值为>47 µF的电解质电容器。另外,如果高频率问题是一个问题,那么0.1 µF陶瓷电容器应平行放置。
  6. 快衰减百分比(PFD)引脚需要0.1 µF电容器。

问题10 - 是否有任何我应该知道的布局问题?

是。连接的感应电阻Rs应尽量接近该器件。Rs地面一侧应在单独轨迹上回到该器件的一(多)个地面引脚。本器件的接地痕迹应尽可能与实际一样大。一个47 µF或更大的电解质解耦电容器应被放置在基荷电源引脚和地面之间,并且应尽可能实际接近该器件。


问题11 - A3977是否是恒定电流或恒定电压控制的器件?

A3977提供恒定电流控制。电动机绕组电流由内部PWM电流控制电路控制,其中包含外置RC电路,设置固定关机时间。


问题12 - 为减少高电流时的功率耗散,建议的最小铜接地平面面积是多少?

至少是封装外形两倍大的接地平面区域是一个开始的好地方。欲了解更多布局考量事项,请参考“封装热特点”。


问题13 - 有特殊技术可以降低以高电流运行时的封装功率耗散吗?

使用具备低正向电流、将输出固定到VBB和地面功能的外置肖特基二极管,将帮助减少A3977内的功率耗散。此外,还可以散热,但并不高效。注:当使用外置二级管时,必须禁用同步校正以实现最大效果。欲了解其他信息,请参考应用说明AN29504.8:"“电源驱动电路”。


问题14 - 是否有关于外置二级管的使用的应用说明?

没有关于A3977使用外置二极管的应用说明。每次输出都应有一个肖特基二极管连接到VBB(阴极连接VBB)。每次输出也应有一个肖特基二极管连接到地面(阳极连至接地,不连接感应引脚)。使用全步频模式时,或者如果PFD被设定为只缓慢衰减,那么在输出和地面之间仅使用四个肖特基二极管。从输出到VBB的四个肖特基二极管不会帮助改善缓慢衰减模式的热性能。


问题15 - 您有值得推荐的肖特基二极管吗?

由于能够使用的电压和电流范围,我们通常不推荐具体的二极管。


问题16 - IA3977是否能够被用于便携式应用?

绝对可以。A3977有睡眠模式,不使用时,能够尽可能减少功率消耗。在睡眠模式期间,本器件只会吸收最大20 µA。3.0 V到5.5 V的逻辑电源电压范围使其与典型的电池运行设备兼容。


问题17 - 你能否在运行时改变步进分辨率?

可以,只要满足时间要求即可。将排序模式调整到更高或更低分辨率的最简单的方式是在HOME位置进行(HOME是低位)。否则,当从更低分辨率进入更高分辨率模式(半步频到四分之一步频等)时,两种排序具有相同的输出电流。(两种排序在数据表表2同一行。)转换器将使输出电流等级保持不变,直至下一步将开始更低步频。

为保持电动机恒速移动,同时改变排序模式,需要将步频乘以2、4或8,视你来回调整的模式而定。从更高分辨率模式进入更低分辨率模式,只应在两种模式出现在数据表表2同一行时进行(八分之一步频#5和全步频#1等)。

为保持电动机恒速移动,同时改变排序模式,需要将步频除以2、4或8,视你来回调整的模式而定。如果你从更高分辨率模式进入更低分辨率模式,并且是在数据表表2中更低分辨率模式无有效可能性的位置进行,那么定序器将在没有实际改变输出电流的情况下推进到第一个可能性。抵达下一步时,该器件将从处于排序模式调整前的转换器位置进入新排序模式的下一位置。比如,由于角度低,如果当你处于八分之一步频#2时,你从八分之一步频模式进入全步频模式,那么转换器将推进到全步频#2(但未改变输出电流)。当下一步频发生时,位置将进入全步频#3。效果是电动机将移动11个八分之一步频。这将使电动机保持恒速变得非常微妙。


问题18 - 自动电流衰减模式检测/选择意味着什么?

A3977将自动选择适合最佳性能的衰减模式。如果前一步频的输出电流高于当前步频的输出电流,那么PFD引脚控制衰减模式(电流下降,向零移动)。如果前一步频的输出电流低于当前步频的输出电流,那么衰减模式固定位缓慢衰减(电流上升,脱离零)。当初次用复位或睡眠模式为该器件上电时,该器件将双桥设定为混合衰减(PFD控制衰减模式)。

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