:31020简介
随着微型步进电机的应用越来越多，其驱动电路发展迅速，各种控制芯片的功能也越来越丰富，操作也越来越简单。A3977是新开发的专用于双极步进电机的微型步进电机驱动芯片。它集成了步进和直接解码接口、正反向控制电路和双H桥驱动器。电流输出为2.5A，最大输出功率可接近90W。其主要设计功能包括：自动混合模式电流衰减控制、PWM电流控制、同步整流、低输出阻抗DMOS功率输出、全、半、1/4和1/8步操作、HOME输出、睡眠模式和易于实现的步向接口等。其应用电路结构简单，使用和控制方便，具有极其广泛的应用价值。
2、A3977工作特点
大多数微型步进电机驱动器需要一些额外的控制线，例如通过D/A转换器为PWM电流调节器设置参考值，以及通过相位输入控制电流极性。许多改进的驱动器仍然需要一些输入来调整PWM电流控制模式，以便在慢速、快速或混合衰减模式下工作。这就要求系统的微处理器承担8 ~ 12个需要进行D/A转换处理的额外输入。如果一个系统需要如此多的控制输入，而它的微处理器又不得不存储定时表来实现它的控制，就会增加系统的成本和复杂性。
A3977可以通过其独特的解码器简化这些功能的实现。如图1所示，其最简单的步进输入只需要两行输入行步骤和目录，其输出由DMOS的双H桥完成。只需通过步骤引脚，电机一步即可完成，省去了相序表、高频控制线和复杂的编程接口。这使得它更适合于没有复杂微处理器或微处理器过载的应用。同时，A3977的内部电路可以自动控制其在快速、慢速和混合衰减模式下的PWM操作。这样既降低了电机工作时产生的噪音，又节省了一些额外的控制线。
此外，其内部低输出阻抗N通道功率DMOS输出结构可使其输出达到2.5A、35V。这种结构的另一个优点是可以完成同步整流功能。由于具有同步整流电流功能，不仅降低了系统的功耗，还节省了应用中额外的肖特基二极管。
A3977的睡眠功能可以在系统不工作时将功耗降到最低。睡眠时，芯片内部的大部分电路，如输出DMOS、比较器、电荷泵等都会停止工作。因此，在睡眠模式下，包括电机驱动电流在内的总电流消耗在40A以内.此外，内部保护电路还具有热关断、低压关断和由迟滞实现的换向保护功能。
集成电路的主要特征：
(1)额定输出为：2.5A，35V。
(2)低输出阻抗，源端为0.45，接收器端为0.36。
(3)自动电流衰减检测和混合、快速和慢速电流衰减模式的选择。
(4)逻辑电平的范围为3.0 ~ 5.5V
(5)家庭输出。
(6)同步整流功能，降低功耗。
(7)内部低电压关断、热关断电路和环流保护。
3、A3977 pin码描述
A3977有两种封装：一种是44引脚铜标准塑封(后缀ED，A3977SED)，另一种是28引脚塑封带散热垫(后缀LP，A3977SLP)。引脚功能描述如表1所示。
电荷泵CP1、CP2可以产生高于VBB的栅极电平，用来驱动DMOS源的栅极。实现方法是在CP1和CP2之间连接一个0.22 f陶瓷电容。同时，在VCP和VBB之间需要一个0.22 f陶瓷电容作为累加器，以操作DMOS的高端设备。
VREG由系统内部产生，用于操作DMOS漏极输出。必须在VREG引脚上施加一个0.22 f的陶瓷电容作为累加器，以操作DMOS的高端设备。
VREG由系统内部产生，用于操作DMOS漏极输出。VREG引脚必须通过一个0.22 f电容去耦至地。VREG由内部电平调节器控制，当故障发生时，其输出被禁止。
RC1和RC2引脚为内部PWM电路提供固定的关断时间。A3977的内部PWM控制电路使用一个脉冲来控制器件的关断时间。该脉冲的-84-off时间toff由连接到RC1和RC2引脚的地的电阻RT和电容CT决定，即：
toff=RT CT
其中电阻RT和电容CT的值分别为12 ~ 100 k和470 ~ 1500 pf\u\u。
此外，除了为内部PWM控制提供关断时间，CT还为比较器提供关断时间tBLANK。A3977的设计要求当其输出被内部电流控制电路切换时，电路采样比较器的输出被禁止。从而防止过电流检测的误判。tBLANK的值为：
tBLANK=1400CT克拉
使能输入为低电平有效，是DMOS输出的使能控制信号。复位输入在低电平时也有效。当它处于低电平时，DMOS的输出将被关闭，所有步进逻辑输入将被忽略，直到它们的输入变高。
4、基本功能描述和应用电路
由于内置解码器技术，A3977可以用最少的控制线轻松控制步进电机。具体功能如下：
(1)步进控制：步进控制信号包括步进输入、步进模式逻辑输入(MS1，MS2)和方向控制信号(DIR)。每次上电或复位(reset=0)后，H桥的输出在内置解码器的作用下被预置为HOME输入对应的输出状态。然后，当步进输入的上升沿到来时，内置解码器会根据步进逻辑的输入值控制H桥的输出(步进模式见表2)，使电机在当前步进模式下步进一次。
步进方向由DIR的输入逻辑控制，其高低电平分别控制两相电机的正转和反转。
注：全步旋转角度为45。
(2)内部PWM电流控制：每个H桥都有一个PWM电流控制电路，具有固定的截止时间，以将其负载电流限制在设计值。开始时，对角线上的一对源接收DMOS(一对上下桥臂)处于输出状态，电流流经电机绕组和连接到SENCE引脚的电流采样电阻(见图1)。当采样电阻两端的压降等于D/A的输出电压时，电流采样比较器复位PWM锁存器，从而关断源极驱动器(上桥臂)，进入慢衰减模式；或者关闭源接收驱动器(上下桥臂)进入快速或混合衰减模式，使产生的环流或电流回流到源。这种循环或回流将继续衰减，直到固定截止时间结束。然后，正确的输出桥臂再次启动，电机绕组电流再次增大，整个PWM周期完成。
最大限流Imax由采样电阻RS和电流采样比较器的输入电平VREF控制：
Imax=vref/8rs如上所述计算固定截止时间toff。
(3)电流衰减模式控制：A3977具有自动检测电流衰减和选择电流衰减模式的功能，从而为微步进提供最佳的正弦电流输出。电流衰减模式由PFD的输入控制，其输入电平控制输出电流处于慢、快和混合衰减模式。如果PFD的输入电压高于0.6VDD，请选择慢衰减模式。如果PFD的输入电压低于0.21VDD，则选择快速衰减模式。它们之间的PFD电平值将选择混合衰减模式。
在混合衰减模式下，PWM周期的固定截止时间分为快速和慢速衰减部分。当电流达到最大电流限值Imax时，系统将进入快速衰减模式，直到SENCE上的采样电压衰减到PFD的端电压VPFD。tFD快速衰减后，器件将切换到缓慢衰减模式，直到固定截止时间结束。
其中，工作在快速衰减模式下的器件的时间tFD为：
tFD=RTCrln(0.6VPFD/VPFD)
(4)同步整流控制：同步整流控制由SR的逻辑输入控制，当SR输入为低电平时，同步整流功能将被启动。在此期间，当检测到的电流为零时，可以通过关闭同步整流功能来防止负载电流反向，从而防止电机绕组反向导通。当SR输入为高电平时，同步整流将被禁止。
(5)睡眠模式：当SLEEP引脚输入为低时，设备将进入睡眠模式，从而大大降低设备的空闲功耗。进入睡眠模式后，设备的大部分内部电路，包括DMOS输出电路、调节器和电荷泵，都将停止工作。当其输入处于高电平时，系统返回正常工作状态，并且器件的输出被预设为初始状态。
(6)典型应用电路：其典型应用电路如图1所示。可以看出它的应用电路非常简单，正常工作时只需要五路逻辑输入。
5、应用笔记
(1)应在1)PFD的引入端增加一个0.1 f电容用于去耦。
(2)布线时，应铺设较厚的地层，最好是本设备周围的星形地线。
(3)最好将芯片直接焊接在电路板上。
(4)在VBB引脚上增加一个大于47F的电解电容用于去耦(越靠近芯片越好)。
(5)为保证输出电流采样的准确性，最好使采样电阻有自己单独的地，并连接到器件周围的星形地。
，而且领先时间越短越好。
(6)当系统退出睡眠模式时，将延迟至少1ms才能输入步进命令，从而为复位电荷泵驱动DMOS提供足够的时间。
标签：电流模式电路