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3972是双DMO全桥微型-步进式PWM电机驱动器

日期:2020-3-14标签: (来源:互联网)

特征

±1.5 A,50 V连续输出额定值;低rDS(开)DMOS输出驱动程序;通过6位线性DAC优化微步进;可编程混合、快速和慢速电流衰减模式;用于数字定时的4MHz内部振荡器;串行接口控制芯片功能;低功耗同步整流;内部UVLO和热关机电路;交叉电流保护;精度2V基准;与3.3 V或5 V控制信号兼容的输入;睡眠和空闲模式。

A3972SB设计用于双极微步进电机的脉冲宽度调制(PWM)电流控制,能够连续输出电流至±1.5 A,工作电压至50 V。内部固定关闭时间的PWM电流控制计时电路可通过串行接口编程,以慢速、快速运行,以及混合电流衰减模式。

所需的负载电流水平通过串行端口与两个6位线性DAC和一个参考电压一起设置。六位控制允许最大的灵活性在扭矩控制的各种步骤方法,从微步进到全步驱动。负载电流以最大值的1.56%增量设置。

同步整流电路允许负载电流在电流衰减期间流过DMOS输出驱动器的低rDS(on)。此特性将消除大多数应用中对外部钳位二极管的需求,节省成本和外部组件数量,同时将功耗降至最低。

内部电路保护包括滞后热关机、瞬态抑制二极管和交叉电流保护。不需要特殊的通电顺序。

A3972SB采用24引线塑料浸渍,带有铜蝙蝠翼电源卡舌(后缀“B”)。电源标签处于接地电位,不需要电气隔离。

功能框图

功能描述

串行接口。A3972SB通过3线(时钟、数据、频闪)串行端口控制。可编程功能允许根据电机驱动要求最大限度地灵活配置脉宽调制。串行数据写为两个19位字:1位选择字和18位数据。串行数据从D18开始计时。

D1–D6桥接器1线性DAC。六位字设置桥接器1所需的电流电平。将所有六位设置为零将禁用桥接器1,同时关闭所有驱动程序(请参阅功能说明的当前规定部分)。

D7–D12桥2线性DAC。六位字设置桥接器2所需的电流电平。将所有六位设置为零将禁用桥接器2,同时关闭所有驱动程序(请参阅功能说明的当前规定部分)。

D13桥1期。该位控制负载1的输出电流方向。

D14桥2期。该位控制负载2的输出电流方向。

D15桥1模式。

D16桥2模式。

D17参考选择。该位决定6位线性dac的参考输入。

D18 Gm范围选择。该位决定所使用的比例因子(4或8)。

D1–D2空白时间。这两个比特为当前感测比较器设置空白时间。当源驱动器打开时,由于钳位二极管的反向恢复电流和/或与负载中的分布电容有关的开关瞬态而发生电流尖峰。为了防止该电流尖峰错误地复位源使能锁存器,感测比较器被屏蔽。空白计时器在关闭时间计数器之后运行,以提供可编程的空白功能。当相位改变时,空白定时器复位。

D3–D7固定关闭时间。这5位设置了内部PWM控制电路的固定关闭时间。固定下班时间定义如下:

式中N=0….31

例如,在主振荡器频率为4mhz的情况下,快速衰减时间将以2微秒的增量从1.75微秒调整到63.75微秒。

D8–D11快速衰减时间。这四位设置了内部PWM控制电路固定关闭时间的快速衰减部分。快速衰减部分的定义如下:

式中N=0….15

例如,在振荡器频率为4mhz的情况下,快速衰减时间可从1.75μs调整到31.75μs,增量为2μs。对于tfd>toff,设备将有效地在快速衰减模式下工作。

D12–D13振荡器控制。4mhz内部振荡器用于定时功能和电荷泵时钟。如果需要更精确的控制,可以向OSC终端输入外部振荡器。为了适应更大范围的系统时钟,提供了一个内部分频器,以根据下表生成所需的MO频率:

D14-D15同步整流。

不同的操作模式在功能描述的同步整流部分。

D16,D17。这些位是为测试保留的,在正常运行期间应编程为零。

D18怠速模式。通过将“0”写入D18,可以将设备置于低功耗“空闲”模式。输出将被禁用,充电泵将被关闭,设备将消耗较低的负载供电电流。欠压监测电路将保持激活状态。在尝试启用任何输出驱动器之前,应将D18设置为高电平1 ms。

VREG。该内部产生的电源电压用于运行接收器侧DMOS输出。VREG由内部监控,在出现故障情况时,设备输出被禁用。应使用0.22μF电容器将VREG引脚与接地分离。

现行法规。参考电压可以通过模拟输入到参考端子,或通过内部2V精密参考来设置。参考电压和感测电阻的选择设定最大跳闸电流。

微步进电流水平根据以下公式设置:

其中DAC输入代码等于1到63,范围为4或8,由单词0、D18选择。将DAC输入代码编程为零将禁用电桥,并产生最小负载电流。

脉冲宽度调制定时器功能。可通过串行端口对脉冲宽度调制定时器进行编程,以向控制块提供固定的关闭时间脉冲宽度调制信号。在混合衰减模式下,关闭时间的第一部分在快速衰减中工作,直到达到快速衰减时间计数,然后在固定关闭时间周期的其余部分缓慢衰减。如果快速衰减时间设置得比关闭时间长,则该设备有效地在快速衰减模式下工作。

振荡器。PWM定时器基于振荡器输入,通常为4mhz。A3972SB可以配置为选择4mhz内部振荡器,或者,如果需要更高的精度,可以将外部时钟连接到OSC终端。如果使用外部时钟,可通过串行端口选择三个内部分频器选项,以便根据可用的系统时钟灵活选择fOSC。如果使用内部振荡器选项,则绝对精度取决于电阻和电容的过程变化。可将精密电阻器从OSC端子连接到VDD,以进一步提高公差。频率为:

如果使用内部振荡器时没有外部电阻器,则OSC端子应接地。

睡眠模式。输入端睡眠专用于将设备置于最小电流消耗模式。当拉低时,串行端口将重置为所有零,所有电路将被禁用。

关闭。如果由于结温过高或VCP或VREG电压过低而发生故障,则设备的输出将被禁用,直到故障条件消除。通电时,或在低VDD的情况下,UVLO电路禁用驱动器并将串行端口中的数据重置为零。

同步整流。当通过电桥禁用命令或内部固定关闭时间周期触发一个PWM关闭周期时,负载电流将根据控制逻辑选择的衰减模式再循环。A3972SB同步整流功能将在电流衰减期间打开相应的MOSFET,并使用低rDS(on)驱动器有效地使体二极管短路。这将显著降低功耗,并且可以消除大多数应用对外部肖特基二极管的需求。

两个串行端口控制位可以配置四种不同的操作模式:

1、激活模式.当检测到零电流水平时,通过关闭同步整流防止负载电流逆转。

2、被动模式。允许反向电流,但如果负载电流反向上升到电流限制,则会关闭同步整流电路。

3、已禁用。在负载再循环期间不会发生MOSFET开关。此设置只能与每个电桥的四个外部钳位二极管一起使用。

4、只有下侧。低端mosfet将打开在关断期间,通过MOSFET体二极管短路电流路径。在这种设置下,高端mosfet将不会同步整流,因此建议从输出到电源的四个外部二极管。此模式适用于大功率应用,希望节省每个电桥两个外部二极管的费用。在这种模式下,槽侧mosfet在PWM关断时间内被切断。在所有其他情况下,源端mosfet会响应于PWM关闭命令而被切断。

电流感应。为了最大限度地减少由于接地迹线红外降引起的IPEAK电流水平传感不准确,传感电阻器应具有到设备接地端子的独立接地回路。对于低值感测电阻器,感测电阻器的PCB轨迹中的IR降可能很明显,应予以考虑。应避免使用插座,因为插座的接触电阻会导致RS的变化。

热保护。通常,当结温达到165°C时,电路会关闭所有驱动器。其目的仅在于保护装置免受因结温过高而导致的故障,不应意味着允许输出短路。热停堆具有大约15°C的滞后。

串行端口写入定时操作。 数据在时钟信号上升沿的移位寄存器中计时。通常情况下,频闪将保持在高位,只有在启动写入循环时才会降低。数据首先写入MSB,后跟单词select bit。有关定时要求,请参阅串行端口图。

布局。印刷线路板应使用重型接地板。为了获得最佳的电气和热性能,驱动器应该直接焊接到电路板上。RS的接地侧应有一条到驱动器接地引脚的单独路径。此路径应尽可能短,并且不应连接任何其他组件。负载电源引脚VBB应与放置在尽可能靠近驱动器的位置的电解电容器(建议大于47μF)分离。

尺寸单位:英寸(控制二聚体)

注:1、网状引线框架。导线6、7、18和19在内部是一体的。

2、引线间距公差是非累积的。

3、在所示限制范围内,由供应商选择精确的车身和引线配置。

4、以15个装置的标准棒/管提供。

尺寸单位为毫米(仅供参考)

注:1、网状引线框架。导线6、7、18和19在内部是一体的。

2、引线间距公差是非累积的。

3、在所示限制范围内,由供应商选择精确的车身和引线配置。

4、以15个装置的标准棒/管提供。

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