一种内置步进表的集成微步进电机驱动方案（HR8828）二之“模块功能”

dnsjhao

今天给大家介绍的是一种内置步进表的集成微步进电机驱动器（HR8828），为打印机、扫描仪和其它自动化设备提供解决方案。其设计为能使双极步进电机以全、半、1/4、1/8、1/16、1/32步进模式工作。步进模式由逻辑输入MODEx选择。输出驱动能力达到38V和±3.5A。HR8828的衰减模式可编程。

其实这个型号我之前是有跟大家简单说过一次的，大家可以翻下我之前的文章，在5月29号发布的。HR8828也是一款由杭州中科微（中国北斗导航芯片设计厂商）研发出来可PIN TO PIN替代大部分进口的驱动芯片，如：TOSHIBA东芝的TB6560、TB6600就可直接替换使用。在保证性能的前提下，它的成本也是很有优势的。这里我就不说了。下面主要是说下HR8828的模块功能，以便大家进一步了解。

模块功能描述

HR8828双极步进电机提供集成驱动方案，内置两路NMOS H桥，电流检测和整流电路，微步进相序表。HR8828供电范围从8V至38，提供3.5A最大电流输出。

简单的STEP/DIR接口简化了控制电路，内置微步进相序表可以实现高细分模式。电流整流是可编程的，可实现混合衰减模式。

低功耗睡眠模式允许系统节省功耗当电机不需要驱动的时候。

PWM Motor Drivers

HR8828包含两路使用PWM电流控制的H桥电机驱动电路。下图显示电路功能模块：

注意：芯片上有多个VBB管脚，所有VBB管脚需连接在一起，连接到供电电源。

CurrentRegulation

通过固定频率的PWM电流整流器，流过电机驱动桥臂的电流是被限制的或者是被控制的。当一个H桥被使能，流过相应桥臂的电流以一个斜率上升，此斜率由直流电压VBB和电机的电感特性决定。当电流达到设定的阈值，驱动器会关闭此电流，直到下一个PWM循环开始。

在步进过程中，电流整流电路使得流过两个桥臂的电流呈现半正弦的方式变化，这样使得电机能圆滑的转动。PWM目标电流由比较器比较连接在SENSE管脚上的电流检测电阻上的电压除以一个除数因子（5）的值和一个参考电压决定。参考电压是VREF管脚上的输入电压。

100%斩波电流计算如下：

举个例子：假如使用了一个0.5Ω的电阻，VREF上的电压为3.3V，这样100%斩波电流为1.32A。参考电压通过内部DAC来衡量，这样可实现步进电机的微细分。

DecayModes

在PWM电流整流期间，H桥被使能，这样驱动流过电机桥臂的电流直到PWM斩波电流阈值达到。电流路径在下图的示例1中描述。图中描述的电流方向定义为正向。

一旦PWM斩波电流阈值达到，H桥可以工作在两种不同的状态，快衰或者慢衰。

在快衰减模式，一旦PWM斩波电流阈值达到，H桥反转输出状态，使得桥臂电流反方向流通。当桥臂电流接近0时，H桥被禁止，这样防止反向电流流通。快衰减电流路径在下图的示例2表示。

在慢衰减模式，通过使能两路低压侧的FET，使得桥臂电流续流，下图示例3表示了慢衰减的电流路径。

衰减模式

HR8828支持混合衰减，可由DECAY的输入状态觉得输出方式：DECAY接地选择电流上升慢衰，下降混合衰；悬空或者接搞选择全混合衰。DEACY管脚内置22KΩ的下拉电阻。所以当DECAY管脚开路或者不使用时，默认的衰减方式是全混合衰减。

在混合衰减模式，开始是快衰减，经过一段固定关闭时间（PWM周期的33%），开启慢衰减，直至PWM周期结束。

Blanking Time

在电流被使能的那一刻，xISEN管脚上的电压是被忽略的，经过一个固定时间后，电流检测电路才被使能。这个消隐时间一般固定在1.75us。这个消隐时间同时决定了在操作电流衰减时的最小PWM时间。

nRESET, nENBLE and nSLEEP Operation

nRESET管脚输入低电平时，芯片复位内部逻辑，复位微步进相序表至HOME状态，同时禁止H桥，STEP上的逻辑输入是被忽略的。

nENBL管脚用来控制输出和使能/禁能微步进相序表的操作。当nENBL输入低电平，H桥输出使能，STEP上的上升沿被识别。当nENBL输入高电平，H桥被禁止，输出是高阻状态，STEP输入被忽略。

nSLEEP管脚输入为低电平时，器件将进入休眠模式，从而大大降低器件空闲的功耗。进入休眠模式后，器件的H桥被禁止，电荷泵电路停止工作，V3P3输出被禁止，同时内部所有时钟也是停止工作的，所有的逻辑输入都被忽略。当其输入翻转为高电平时，系统恢复到正常的操作状态并将器件的输出预置到HOME状态，为了内部电荷泵恢复稳定工作，在SLEEP恢复高电平并延时1ms后STEP信号才能起作用。

nRESET和nENABLE内置100KΩ的下拉电阻，nSLEEP内置1MΩ下拉电阻。

Protection Circuits
HR8828有过流保护，过温保护和欠压保护。
Overcurrent Protection (OCP)
  在每一个FET上有一个模拟电流限制电路，此电路限制流过FET的电流，从而限制门驱动。如果此过流模拟电流维持时间超过OCP脉冲时间，H桥内所有FET被禁止，nFAULT 管脚输出低电平。
  H桥上臂和下臂上的过流条件是被独立检测的。对地短路，对VBB短路，和输出之间短路，都会造成过流关闭。注意，过流保护不使用PWM电流控制的电流检测电路，所以过流保护功能不作用与SENSE电阻。
Thermal Shutdown (TSD)
  如果结温超过安全限制阈值，H桥的作用FET被禁止，nFAULT管脚输出低电平。一旦结温降到一个安全水平，所有操作会自动恢复正常。
Undervoltage Lockout (UVLO)
  在任何时候，如果VBB管脚上的电压降到低于欠压锁定阀值，内部所有电路会被禁止，内部所有复位。当VBB上的电压上升到UVLO以上，所有功能自动恢复。

先到这吧，下回说下这个型号的电路应用。