机器人工业应用等步进电机驱动MS4989参数与应用

鑫邦旺科技

描述

MS4989 是一款双极微步进电机驱动芯片，内置有4bit DAC，可以实现全步进，1/2，1/16，1/64，4 种步进模式；芯片具有最大 35V，±1.5A 的驱动能力。MS4989 为脉冲控制步进模式，每在 STEP 脚加一个脉冲，电机前进一个微步；不需要相位序列表，也不需要高频控制线以及复杂的程序控制界面。

另外 MS4989 还具有固定电流衰减周期的整流器，能自动选择电流的衰减模式：慢衰减和混合衰减。混合衰减模式在前段衰减时间内为快衰减，剩余时间为慢衰减，此种衰减模式有助于减小电机噪声，增加步进精度以及降低功耗。

内部的同步整流电路能降低功耗，内置有过温保护，过流保护，低压保护以及短路保护电路，且芯片不需要特殊的上电过程。

特点

低输出导通电阻

自动电流衰减模式的选择和检测

同步整流

混合衰减和慢衰减两种模式

内置 5V LDO 输出，不需要逻辑电源

可兼容 5V 和 3.3V 逻辑输入

全步进，1/2，1/16，1/64 细分模式

过温保护、欠电压保护

低电流睡眠模式（<50uA）

应用

安防视频监控

3D 打印

机器人技术

工业应用

封装

内部框图

管脚排列

管脚排列

典型应用

功能描述

芯片运作

MS4989 可以通过 MSx 脚可以选择全步进，1/2，1/16，1/64 步进四种细分模式，由 NDMOS构成的两个全桥结构中的电流通过固定衰减周期的 PWM 控制电路进行同步整流。每次步进中的输出电流由 VREF电压，外部电流 SENSE 电阻，以及 DAC 输出电压共同决定。

在上电和重置时，DA 输出和相位电流极性被置为初始 HOME 态（HOME 态为 DA 最大输出电压的 0.707 位置），并且电流整流在各相位为混合衰减模式。当 STEP 命令到来后，DAC 输出和电流极性开始正常运作。步进步长由 MSx 控制。

步进阶段下降时衰减模式为混合衰减，步进上升时为慢衰减，这种工作模式称为自动衰减模

式。自动衰减模式的选择提高了电机工作性能，同时也减小了电机反电动势引起的电流波形的扭曲变形。

1．微步控制（MS1， MS2）

微步阶数由 MS1，MS2 共同控制，如表 1 所示。MSx 有一个 400k&#8486;的下拉电阻。需要检测STEP 信号的上升沿才能进行步进模式切换。如果需要改变步进模式，就需将译码器重置，否则就必须在两种步进模式共同的步进位置进行切换，以免丢步。当芯片因过温或过流保护而掉电重置时，转换器将被置于 HOME 态纠正所有的步进模式。

负载短路保护和接地保护

当电机负载短接在一起或者直接接地时，芯片将通过检测过流保护自己，并关断短路的驱动管，阻止对内部器件的损坏。当短路保护有效后需要 SLEEP 变 1，或者 VBB 置 0 才会使电路恢复工作。

当两输出短接，电流流过 SENSE 电阻。1us 过后 SENSE 电阻上的电压满足故障条件，这使得驱动管进入固定衰减期。在固定衰减周期结束后，驱动管重新打开，过程重复。在这个条件下驱动管完全免受过流影响，但是短路会持续一段时间等同于驱动管的固定衰减期。

同步整流

当芯片进入衰减期时负载电流会根据已选择的衰减模式继续流动。同步整流的特点就是在电流衰减时打开合适的 FET。通过 FET 低的导通阻抗短路掉续流二极管，这样可以有效的减小功耗，并省掉在其他很多应用中肖特基二极管的使用。在负载电流将近为 0 时同步整流关闭，阻止反向的负载电流。

15. FG 输出

当芯片检测模块检测到异常情况时，FG 输出低电平。FG 开漏输出，下拉电流最大 15mA