詳解德州儀器 DRV8426 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器

在工業(yè)和消費電子應(yīng)用中，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器扮演著至關(guān)重要的角色。德州儀器（TI）推出的 DRV8426 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器以其集成度高、性能優(yōu)越的特點，吸引了眾多工程師的關(guān)注。今天，我們就來深入探討一下這款驅(qū)動器。

文件下載：drv8426.pdf

產(chǎn)品概述

DRV8426 是一款專為雙極步進(jìn)電機(jī)設(shè)計的集成電機(jī)驅(qū)動解決方案。它集成了兩個 N 通道功率 MOSFET H 橋、電流感測電阻和調(diào)節(jié)電路，以及一個微步進(jìn)索引器，能夠支持 4.5 至 33V 的寬電源電壓范圍，提供高達(dá) 2.5A 峰值、1.5A 滿量程或 1.1A 均方根（rms）的輸出電流。

產(chǎn)品特性

集成電流感測功能

DRV8426 采用集成電流感測架構(gòu)，無需兩個外部功率感測電阻，節(jié)省了 PCB 空間和系統(tǒng)成本，同時降低了功耗。通過電流鏡方法和內(nèi)部功率 MOSFET 進(jìn)行電流感測，消除了感測電阻上的功率損耗。電流調(diào)節(jié)設(shè)定點由 VREF 引腳的電壓調(diào)整。

微步進(jìn)功能

支持高達(dá) 1/256 的微步進(jìn)，顯著降低了可聽噪聲，實現(xiàn)了平滑的運動。內(nèi)部微步進(jìn)索引器可執(zhí)行高精度微步進(jìn)，無需外部控制器管理繞組電流水平。此外，除了標(biāo)準(zhǔn)的半步模式，還提供非圓形半步模式，可在較高電機(jī)轉(zhuǎn)速下提供更高的扭矩輸出。

智能調(diào)諧衰減技術(shù)

具備智能調(diào)諧衰減模式，包括智能調(diào)諧動態(tài)衰減和智能調(diào)諧紋波控制。智能調(diào)諧動態(tài)衰減可自動配置衰減模式，在慢、混合和快速衰減之間進(jìn)行優(yōu)化，動態(tài)調(diào)整混合衰減中快速衰減的百分比，以實現(xiàn)最低的紋波電流。智能調(diào)諧紋波控制通過設(shè)置電流谷值，實現(xiàn)更精確的電流調(diào)節(jié)，提高了電機(jī)效率和系統(tǒng)性能。

保護(hù)功能

提供全面的保護(hù)功能，包括 VM 欠壓鎖定（UVLO）、電荷泵欠壓（CPUV）、過流保護(hù)（OCP）和熱關(guān)斷（OTSD）。當(dāng)檢測到故障時，nFAULT 引腳將拉低，指示故障狀態(tài)。

其他特性

• 支持 4.5 至 33V 的寬電源電壓范圍。
• 低導(dǎo)通電阻，在 24V、25°C 時，HS + LS 為 900mΩ。
• 可配置的關(guān)斷時間 PWM 斬波，提供 7μs、16μs、24μs 或 32μs 的選項。
• 支持 1.8V、3.3V、5.0V 的邏輯輸入。
• 低電流睡眠模式（2μA），節(jié)省功耗。
• 擴(kuò)頻時鐘，降低電磁干擾（EMI）。
• 小封裝和小尺寸，節(jié)省 PCB 空間。

應(yīng)用場景

DRV8426 適用于多種應(yīng)用場景，包括打印機(jī)和掃描儀、3D 打印機(jī)、ATM 和貨幣處理機(jī)、紡織和縫紉機(jī)、舞臺照明設(shè)備、CCTV、安全和半球攝像機(jī)、辦公和家庭自動化、工廠自動化和機(jī)器人以及醫(yī)療應(yīng)用等。

詳細(xì)設(shè)計

引腳配置和功能

DRV8426 提供兩種封裝：28 引腳的 HTSSOP 和 24 引腳的 VQFN。不同引腳具有不同的功能，如電源引腳、控制引腳、保護(hù)引腳等。例如，VREF 引腳用于設(shè)置滿量程輸出電流，STEP 和 DIR 引腳用于控制步進(jìn)電機(jī)的方向和步數(shù)。

電氣特性

在推薦的工作條件下，DRV8426 具有一系列電氣特性。例如，睡眠模式下的電流僅為 2μA，喚醒時間為 0.8 - 1.2ms，內(nèi)部調(diào)節(jié)器電壓在不同條件下具有不同的輸出值，電荷泵開關(guān)頻率為 360kHz 等。

功能模式

• 睡眠模式：當(dāng) nSLEEP 引腳為低電平時，進(jìn)入低功耗睡眠模式，所有內(nèi)部 MOSFET 禁用，電荷泵禁用。
• 禁用模式：ENABLE 引腳為低電平時，輸出驅(qū)動器處于高阻態(tài)。
• 工作模式：nSLEEP 引腳為高電平，ENABLE 引腳為 Hi - Z 或 1 時，進(jìn)入工作模式。

應(yīng)用設(shè)計

在典型應(yīng)用中，需要考慮設(shè)計輸入?yún)?shù)，如電源電壓、電機(jī)繞組電阻、電感、微步進(jìn)水平、目標(biāo)電機(jī)速度等。通過合理設(shè)置這些參數(shù)，可以實現(xiàn)最佳的電機(jī)性能。例如，根據(jù)電機(jī)速度和微步進(jìn)水平計算 STEP 引腳的輸入頻率，通過調(diào)整 VREF 引腳電壓來改變滿量程電流。

布局和電源建議

布局指南

• VM 引腳應(yīng)使用低 ESR 陶瓷旁路電容（推薦值為 0.01μF）旁路到 PGND，并盡可能靠近引腳放置。
• VM 引腳還需使用大容量電容（如電解電容）旁路到 PGND。
• CPL 和 CPH 引腳之間應(yīng)放置低 ESR 陶瓷電容（推薦值為 0.022μF）。
• VM 和 VCP 引腳之間應(yīng)放置低 ESR 陶瓷電容（推薦值為 0.22μF，額定電壓為 16V）。
• DVDD 引腳應(yīng)使用低 ESR 陶瓷電容（推薦值為 0.47μF，額定電壓為 6.3V）旁路到地。
• 散熱焊盤必須連接到系統(tǒng)地。

電源建議

DRV8426 設(shè)計用于 4.5 至 33V 的輸入電壓范圍。每個 VM 引腳應(yīng)盡可能靠近器件放置一個額定電壓為 VM 的 0.01μF 陶瓷電容。此外，VM 上還應(yīng)包含一個大容量電容。大容量電容的選擇需要考慮多種因素，如電機(jī)系統(tǒng)所需的最大電流、電源的電容和電流供應(yīng)能力、電源與電機(jī)系統(tǒng)之間的寄生電感、可接受的電壓紋波等。

總結(jié)

DRV8426 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器以其豐富的功能和出色的性能，為工業(yè)和消費電子應(yīng)用中的步進(jìn)電機(jī)控制提供了一個優(yōu)秀的解決方案。工程師在設(shè)計過程中，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理配置驅(qū)動器的參數(shù)，遵循布局和電源建議，以實現(xiàn)最佳的電機(jī)性能和系統(tǒng)穩(wěn)定性。大家在使用 DRV8426 過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。