原创步进电机驱动-安森美电流自适应芯片LV8702V笔记

 2014-2-26 14:36  1981 8 8 分类: 工业电子文集: 步进电机驱动笔记

先看看为什么现在高效能的步进电机驱动芯片受到关注：

发热：这样系统需要加额外的风扇来排热，以及需要更大的散热片。体积更大。

震动：终端客户对噪声要求更高，以及尺寸的要求，需要紧凑。

根据以往的经验，减少发热有三个途径：

1、DMOS，内部MOS的RON更小，发热更小。

2、电流自适应，空载时候半流，或者闭环检测负载，自动调节电流。

3、优化PWM斩波，以及斩波频率，降低MOS开关损耗。

下面看LV8702V怎么解决这样的问题：

嵌入两相PWM电流控制电路
Ron=0.3+0.25，减少发热。
细分模式，这个大部分芯片细分都比这个高，没优势
脉冲控制，短路保护
无需控制电源，内部5V调整管
嵌入高效驱动功能
嵌入步进输出检测功能
BICDMOS，最大2.5A,嵌入过热保护

典型应用在：打印机，复印机，扫描仪，工业控制，娱乐设备，纺织。

另外几个重要的参数和功能值得关注：

电压电流：36V，2.5A

VREF电流设置电压：最大3V

Ron=0.3+0.25

斩波频率，50KHZ推荐

充电泵输出：28.7V

时钟125K

输入功能描述

芯片使能：待机模式和工作模式，内部调整管无输出，充电泵停止工作，所有的逻辑复位。当ST为悬空或者低电平的时候，将工作为待机模式。
脉冲输入：同样为上升沿触发步进，这里要注意的是，输入的最小脉宽是12.5us，但是在恒流控制的时候，斩波频率入股太慢，则可能在一个步进阶梯内没有一次斩波。
输入的时序，这个时间规定，设置的值必须保持一定的时间长度，具体看手册。
位置检测，开漏输出，在初始化位置时输出ON状态。
参考电流设置：VREF/5分压后输出，公式为Iout=VREF/5/RF。如果电流不需要控制，直接在饱和条件下，可以直接设置VREF=5V，否认需要VREF在推荐范围之类，同时，采样电阻的功率为PD=I2RF，设计的时候需要考虑采样电阻的功率。
复位：复位会丢失位置，为高时复位，为低时在下一个上升沿在初始化位置继续步进。
输出使能：这个允许脱机，输出为高阻，但是逻辑电路还在工作，步进继续在进行，只是功率电路没工作。
方向：这个功能都一样，没什么不同。
斩波频率设置：Fchop = Ichop/(Cchop × Vtchop × 2) (Hz) 比如200pf对应50KHZ,这个频率的设置，过大，则开关损耗变大，发热大，如果设置太小，则电流纹波大，噪声大，可以在40KHZ到125KHZ的范围设置。
空白时间周期：这个在很多芯片中没有说明，本芯片固定为1us，避免在衰减到充电过程中，开关产生的噪声误操作。
输出电流向量，这个处理很简单，4级向量分别为38%，70%，92%，100%。这里注意，有两个2细分模式，一个是第一梯为70%，第二梯为100%，而满力矩情况，直接到100%，100%。
细分切换：细分可以在工作的时候进行切换，各种不同的细分切换表格在手册中可以找到。
各种细分下的电流波形，可以根据电流向量表推导出来，具体看手册。
电流控制操作说明（PWM斩波）

这个是电机运行效果的核心部分，电流增加的波形如下：

三个过程，充电，慢衰减，快衰减。在电流下降的过程中直接跳过慢衰减，充电后，然后立刻进行快衰减。

这里有几个重要参数，充电时间好说，慢衰减和快衰减的时间比重呢？

电流比较后，如果绕组电流小于参考电流，则充电到超过参考电流，然后进行慢衰减，最后1us进行快衰减。如果是下降的过程中，强制充电完成，发现绕组电流还比参考电流大，则立刻还是快衰减过程。

高效率驱动功能，这个是芯片的特色，看如何实现：当高效能功能打开，Iout自动在设置的电流范围内调整，当高效能模式关闭的时候，电流输出最大值为Vref设置的值。当没有带负载的情况下，这种高效能模式不稳定，建议关闭。
- 使能：通过GAD引脚来使能，如果在整步或者GAD=H的情况下，此模式无效。如果调整GMG和GST，如果电机突然加速或者负载变化超出调整期的范围，则不能够跟随，导致电机丢步。这个时候需要暂时关闭高效能模式，工作于低速也建议关闭此功能。当然有负载的情况下，低速时候也可以打开。
- 高效能模式的余量调整：