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汽車動力系統之微步步進電機驅動器技術性分析

 微步步進電機驅動器的主要作用是提高步進電機的精確率,然而隨著技術的發展,微步步進電機驅動器還能實時進行停轉檢測計算,并根據不同條件來調節檢測等級。更有甚者,可以實現靜音驅動。在汽車動力系統中,微步步進驅動器已成為不可缺少的一環。
       兩大微步步進驅動器性能PK
       1.帶轉換器的微步驅動器A4983
       A4983是帶轉換器的 DMOS 微步驅動器,它具有低 RDS(ON) 輸出的優點,可以自驅電流衰減模式檢測/選擇,混合與慢電流衰減模式,對低功率耗散同步整流,內部 UVLO,并且可以進行交叉電流保護。兼容邏輯電源3.3~5V,超薄 QFN 封裝,具有過熱關機電路。

帶轉換器的微步驅動器A4983
       A4983 是一款完全的微步電動機驅動器,帶有內置轉換器,易于操作。該產品可在全、半、1/4、1/8 及 1/16 步進模式時操作雙極步進電動機,輸出驅動性能可達 35 V 及 ±2 安培。A4983 包括一個固定關斷時間電流穩壓器,該穩壓器可在慢或混合衰減模式下工作。
       轉換器是 A4983 易于實施的關鍵。只要在“步進”輸入中輸入一個脈沖,即可驅動電動機產生微步。該程序中沒有相位順序表、高頻率控制行或復雜的界面。A4983 界面非常適合復雜的微處理器不可用或過載的應用。
       A4983 內的斬波控制可自動選擇電流衰減模式(慢或混合)。當一個信號出現在“步進”輸入引腳處, A4983 會確定該步進是否會在每個電動機相位中產生較高或較低的電流。如果電荷產生較高的電流,則將該衰減模式設置為“慢”衰減。如果電荷產生較低的電流,則電流衰減設置成“混合”(開始對周期達到固定關斷時間的 31.25% 設置為快速衰減,然后將截止剩余周期設置為慢衰減。)此電流衰減控制方案能減少可聽到的電動機噪音、增加步進精確度并減少功耗。
       2. 帶過流保護的微步驅動器A4988
       A4988是帶轉換器和過流保護的 DMOS 微步驅動器。它具有低 RDS(開) 輸出的優點,可以自動電流衰減模式檢測/選擇,混合與慢電流衰減模式,對低功率耗散同步整流,內部 UVLO,交叉電流保護。兼容邏輯電源3.3~5V,有過熱關機電路,接地短路保護,加載短路保護。同時有五個可選的步進模式:全、 1/2、1/4、1/8 及 1/16。
帶過流保護的微步驅動器A4988
       A4988 是一款完全的微步電動機驅動器,帶有內置轉換器,易于操作。該產品可在全、半、1/4、1/8 及 1/16 步進模式時操作雙極步進電動機,輸出驅動性能可達 35 V 及 ±2A。A4988 包括一個固定關斷時間電流穩壓器,該穩壓器可在慢或混合衰減模式下工作。
       轉換器是 A4988 易于實施的關鍵。只要在“步進”輸入中輸入一個脈沖,即可驅動電動機產生微步。無須進行相位順序表、高頻率控制行或復雜的界面編程。A4988 界面非常適合復雜的微處理器不可用或過載的應用。
       在微步運行時,A4988 內的斬波控制可自動選擇電流衰減模式(慢或混合)。在混合衰減模式下,該器件初始設置為在部分固定停機時間內快速衰減,然后在余下的停機時間慢速衰減。混合衰減電流控制方案能減少可聽到的電動機噪音、增加步進精確度并減少功耗。
       提供內部同步整流控制電路,以改善脈寬調制 (PWM) 操作時的功率消耗。內部電路保護包括:帶滯后的過熱關機、欠壓鎖定 (UVLO) 及交叉電流保護。不需要特別的通電排序。
       TI的集成型步進電機前置驅動器
       該步進電機驅動器DRV8711支持同類最佳片上微步進分度器的高度可配置性,以及失速檢測與可便捷高效調節任何電機的高級電流調節功能。外部 MOSFET 可控制步進電機,支持最低熱耗散以及比性能最接近同類競爭產品高 20% 的可擴展輸出電流,允許設計人員自定義其設計。這款步進電機前置驅動器還適用于各種工業應用,包括紡織機械、視頻安全監控、ATM 機、機器人、辦公自動化設備以及舞臺照明等。
       DRV8711可自定義的驅動器級:柵極驅動器支持每 400mA 汲極電流下高達 200mA 的源極電流,并支持可調壓擺率、空載時間與導通時間,可充分滿足應用需求。該器件可驅動支持內建充電泵的外部 N 通道 MOSFET,從而可提供更多設計選項以及更低成本的解決方案。其流暢的運動曲線可實現更高的性能:采用支持達 1/256 微步進性能的集成型微步進分度器驅動步進電機。此外,DRV8711自適應消隱時間與各種電流衰減模式(包括慢、快、混合與自動混合衰減)可實現流暢的運動曲線,從而可優化電機性能。設計人員既可通過內部失速檢測特性輕松檢測失速情況,也可通過處理可選反電動勢 (BEMF) 輸出來檢測失速情況,并通過外部控制器采取糾正措施。這可幫助設計人員最大限度降低電機失速干擾;
       除了以上特性外,DRV8711還具有 易用性與高度可配置性。SPI 接口允許客戶對輸出電流、微步進模式、電流衰減模式以及失速檢測功能進行編程,與同類器件相比,可降低系統復雜性,更加簡化設計。DRV8711 針對電機過流、前置驅動器過流、過溫以及欠壓故障情況的保護功能可支持系統保護,并可實現高度的系統可靠性與穩健性。

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