DRV8825电机驱动芯片

1、电力电子 Power Electronics62 电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元， 可以分别通过控制脉冲个数和频率， 从而达到准确定位和调速的目的， 在机电一体化产品中有着广泛的应用。设 计 中 常 用 的 步 进 电 机 又 有 单 极 型(unipolar) 和双极型 (bipolar) 之分。 相对而言， 单极型电机虽然应用效率较低， 但是驱动电路简单， 在早些年有较大的成本优势， 特别是在高电压、 大电流的应用中。 不过近年来，随着各大厂家双极型电机专用驱

2、动芯片的大量推出， 在性能不断提高的同时， 价格也在不断下降， 再综合了其占用 PCB 空间小， 控制简单等优点， 采用双极型电机及专用驱动芯片取代单极性电机已经成为了一种趋势。本文将介绍一种双极型电机专用控制芯片DRV8825， 并提供一个基于该芯片的打印机电机驱动电路设计方案。1 芯片介绍DRV8825是德州仪器 (TI) 为打印机、 扫描仪和其他自动化设备设计的集成电机驱动芯片。 它集成了 2 个 H 桥电路， 以及片上 1/32 微步进分度器， 可以驱动一个双极型电机，或两个直流有刷电机。 输入电压范围 8.245V, 可以提供 1.75A 的有效电流， 并可承受 2.5A的峰值电流(

3、在 24 V、 25 C 的应用环境下 )。低至 0.2 的导通电阻， 保证了芯片良好的热特性。 另外， 还集成了快速响应的短路、 过热、欠压及交叉传导保护功能电路， 能够检测故障状况， 并迅速切断 H 桥， 从而为电机和驱动芯片提供保护。功能模块框图:关键引脚功能说明:nENBL: 输入， 使能， 低有效， 带内部下拉。高电平时， 关闭芯片所有输出和操作。nSLEEP : 输入， 低电平时进入低功耗休眠模式， 带内部下拉。STEP: 输入， 上升沿触发一步， 带内部下拉。DIR: 输入， 设置步进方向， 带内部下拉。基于DRV8825的打印机电机驱动电路设计文/吴迪【关键词】DRV8825步

4、进电机 驱动电路本文 介绍 了 双极型 步 进电机专 用 控制 芯片DRV8825的 特性及使用 方法， 并提供了 一种基于DRV8825的打印机电机驱动电路的设计方案。摘 要MODE0、 MODE1、 MODE2: 输 入， 设置 full, 1/2, 1/4, 1/8/ 1/16, or 1/32 微 步 模 式。DECAY: 输入， 衰变模式设置。nRESET: 输入， 复位， 低有效， 初始化分度器并关闭 H 桥输出。 带内部下拉。AVREF、 BVREF: 输入， 线圈电流参考电压设置 nHOME : 开 漏 输 出， 电 机 转 到 home state(从上电开始电机转过 45的

5、位置) 时输出低电平。 nFAULT: 开漏输出， 低电平表示在错误状况(过热、 过载) 。ISENA、 ISENB: 连接采样电阻。AOUT1、 AOUT2: 连接到双极型电机的线圈 A， 正向电流方向为 AOUT1 AOUT2。BOUT1、 BOUT2: 连接到双极型电机的线圈 B， 正向电流方向为 BOUT1 BOUT2。2 用于打印机的双极型步进电机驱动电路方案本案中打印机系统对步进电机驱动的要求为: 驱动电压 VH=38V， 需提供最大 1.5A的有效电流。 另外， 要求电机驱动的斩波电流阈值可控， 在不同的应用中可以对电机提供不同的电流， 以便更好的控制电机和驱动片的温升。根据以上

6、要求， 设计电机驱动电路图如下: MODE2MODE1MODE0MnENBLR2R41 R/1 %/1 206/1 /4W1 R/1 %/1 206/1 /4WC1C20.47U0.1 UPWMMVRR1 14.7KR7R81 R/1 %/1 206/1 /4W1 R/1 %/1 206/1 /4WRM14.7K13572468C30.01 uFMSTEPMDIRMDECAYMnSLEEPMnHOMEMnFAULTR1 34.7K 1 %AnBBnR61 R/1 %/1 206/1 /4WR91 R/1 %/1 206/1 /4WVHVHR1 01 .5K 1 %IC1DRV882541 11

7、 08201 9271 81 71 61 31 2572221691 42924282325262131 5VMAVMBBOUT1BOUT2DIRDECAYnHOMEnFAULTnSLEEPnRESETBVREFAVREFAOUT1AOUT2STEPnENBLISENAISENBGNDPADMODE0GNDNCMODE1MODE2CP2CP1VCPV3P3OUT3.3VR1 24.7KR3R54.7K4.7KRM24.7K13572468MnRESETMOTOR STEPPER1234R14.7KAC40.01 uFR1 421 0KC50.01 UR1 411 0K电路设计说明:2. 1 1

8、MCU端口 需求:电路图 所示是最大连接方式， 需要 10个输出 端口、 2 个输入端口。 实际应用 中可以 根 据 MCU 端 口 资 源 情 况， 选 择 性 的 连接 nHOME、 nFAULT、 nSLEEP、 DECAY、nENBL 等端口， 以节约端口。 2. 2 参考电压生成电路:PWMMVR 信 号 为 MCU 输 出 的 幅 值为 3.3V 的 PWM 信号。 PWM 信号是一种 具有固定周期不定占空比(D) 的数字信号。PWMMVR 信号首先经过电阻(R10、 R13)分压， 得到幅值后再经过两级RC积分电路后就产生参考电压。mV 为 2.5V 的 PWM 信号， 然参考电

9、压空比， 就可以产生不同幅值的参考电压。 因此REFV=mV D。 通过控制 PWM 信号的占本案的参考电压理论值是小等于 2.5V 的任意正电压， 从而实现了斩波电流阈值可控的设计目标。2. 3 采样电阻设置:本 案 采 用 3 个 1206 封 装 1/4W、 F 档 的1 电阻并联作为采样电阻， 故ISENR=1/3， 根据斩波电流阈值计算公式ISENREFchopRVI=5， 理论最大斩波电流为 1.5A， 达到设计要求。 在电流为 1.5A 时， 单个采样电阻的功率为 0.25W，因此需至少选用 1/4W 的电阻。 实际测试中，在长时间最大电流运行时， 1/4W 的采样电阻无明显温升

10、， 因此可以满足设计要求。2. 4 散热处理DRV8825芯片封装底部有一块裸露的散热片(电路图中定义为 29 脚) ， PCB 设计时最好能将其焊接到 PCB 的接地铜皮上， 并尽量增大这块接地铜皮的面积， 多打过孔， 以达到良好的散热性能。本文介绍了双极型步进电机专用控制芯片DRV8825的特性及使用方法， 并提供了一种基于DRV8825的打印机电机驱动电路的设计方案。 经实际测试， 该方案电机驱动效果良好， 驱动芯片温升较小， 可以满足打印机实际应用的需要。参考文献1 TI 公司 .DRV8825, 技术手册 .作者单位福建实达电脑设备有限公司 福建省福州 市 350002电流调节电流通

11、过电机绕组是由一个固定频率PWM电流调节，或电流调节砍。当H桥被使能，电流上升通过绕组的速率依赖于直流电压和绕组的电感。一旦电流达到电流斩波的阈值，所述桥禁用电流，直到下一个PWM周期的开始。在步进电机，电流调节器用于改变所述电流在两个绕组中的半正弦方式以提供平滑运动。在PWM斩波电流是由一个比较器，其两端的电流检测电阻器比较电压设定连接到希森销，乘以5倍，与基准电压。基准电压被输入从xVREF引脚。满量程（100）斩波电流进行计算公式1 。VREFXICHOP=5RISENSE(1)例如：如果一个0.25 感测电阻器的使用量和VREFx销为2.5V ，满量程（100）的斩波电流将2.5伏/ （5 0.25)= 2 A.该参考电压是由一个内部的DAC ，允许一个双极步进电动机的分数步进缩放，如在下面的微定位器部分中描述。衰减模式中的PWM电流斩波，所述H桥被使能以驱动电流通过电动机绕组直到PWM电流斩波的阈值被达到。这示于科幻gure 3如情况1所示的电流流动的方向表示正电流流过。一旦斩