
图1中 电位器调整输出电流,LED1是5V电源指示灯,LED2是芯片报警指示(过流、过温)
信号输入端J2:(部分信号端加上拉电阻,3.3V或者5V的信号源可以直连,板上做了兼容处理,参考拓展应用文档)
GND:信号地输入端
CLK:步进脉冲信号输入端。(一个脉冲走一步,脉冲的频率决定步进电机的转动速度)
DIR: 步进方向信号输入端。(对应芯片的CW/CCW引脚)
ST: 待机信号输入(测试时可以空着不接,板上已经接上拉)
EN: 使能信号输入端。(对应芯片的ENABLE引脚,低电平时关闭芯片的功率输出)
BANK: 串行模式时用的信号端,默认是CLK模式,TE3 选择BANK悬空或者连到芯片RESET脚
Lo0:报警输出端。(参考芯片文档中31~32页的说明)对应LED2
Mo: 电角监视引脚,开漏输出。(对应每4个整步,Mo拉低一次)
逻辑控制信号:高电平大于2V,低电平小于0.8V。具体请参考芯片文档。
电机绕组连接: (RS用0.2欧,最大电流3.5A左右;注意芯片的发热,建议测试电流在1A以内,否则要考虑加散热器)
⑴A+:连接电机绕组A相。⑵A-:连接电机绕组A相
⑶B+:连接电机绕组B相。⑷B-:连接电机绕组B相。
步进电机绕组引线并无正负之分,接入驱动时注意区分不同绕组。另外,要改变电机的初始启动方向时,调换其中一个绕组的接线。比如把A+与A-的接线交换,就能改变电机的初始启动方向。
工作电压的连接:
⑴VM: 连接直流电源正。(推荐工作电压范围10~42V)
⑵GND:连接直流电源负。
TE1~5对应的功能作用:
TE5芯片的EDG_SEL),EDG=L,单边沿触发。EDG=H,双边沿触发(上升沿和下降沿各触发一次)。
TE4芯片的GAIN_SEL),GAIN=L,放大5倍,GAIN=10,放大10倍。
TE3根据控制模式来设定,CLK模式时,是RESET脚;串行模式时是BANK_EN脚。默认CLK模式
TE2芯片的IF_SEL),控制模式选择,IF_SEL=L, CLK模式; IF_SEL=H, 串行模式
TE1芯片的RS_SEL),RS_SEL=H,外部电阻采样;RS_SEL=L,内部采样,RS_A、RS_B引脚接地
外部采样电流设置(电流值)
可通过该电流检测电阻(RS)与基准电压(Vref),设置峰值输出电流(设置当前值),如以下所述:
Iout(最大值) = Vref / GAIN / RS
若应用电流小于0.5A,采样电阻建议0.47欧~1欧之间选择,这样相对的噪音会低一些
内部采样模式时的电流计算:
平均电流小于计算值,原因是该IC 采用峰值电流检测法。所以不要用电源端检测的电流值与设置的电流值比较。
SEL1拔码开关(图2):
1、2位是衰减选择,板上有参数表格。
3位是TORQE,简称TQ,TQ=L,输出电流为设定值100%,TQ=H,输出电流为设定值的50%
4、5、6是细分设置,板上参数表格,注意M0与M1的顺序
M0: 励磁模式设置输入端(细分设置端DMODE0)
M1: 励磁模式设置输入端(细分设置端DMODE1)
M2: 励磁模式设置输入端(细分设置端DMODE2)
应用中要注意的,如图3、图4中,DIR方向线路连接到芯片CW/CCW间串入了电阻R16和并联了C11电容。厂家建议一定要在CW/CCW脚对地并上小电容。这样PCB设计更简单,也能避免部分应用中出现失步的现象。R16是为了保护控制端的端口,比如像MCU类的编程芯片,避免C11对控制芯片的影响。阻值范围100~1000欧左右,控制芯片是低功耗类,R16选择大一些的阻值。若是光耦输出到驱动芯片,R16可以考虑省掉。
在PCB设计中,要注意C11的接地端与芯片的1脚SGND要优先最短化连接。尤其是两层板,若外围器件较多或者空间有限,布线处理受影响,要把C11接地端先连到芯片1脚,然后1脚再与其它GND连通。只有这样C11才起作用,保障芯片发挥应有的性能。
芯片的VCC端是内部稳压端引出,用于外接滤波电容(0.1uF~1uF)。外部电路要用芯片的VCC供电时,建议VCC的输出电流不要超过5mA。如果外部有5V稳压电源,原则上不建议与芯片的VCC端直接连接。因为两个稳压电路输出有压差时,可能会有影响。不管芯片外围线路是否用内部VCC供电,芯片的VCC端都必须加上滤波小电容。
评估板的应用电路,部分需要上拉到VCC端,都是用了27K左右的电阻,主要是为了降低VCC端的消耗电流。实际应用中,根据产品的应用环境考虑,外围干扰较强的,建议选择外部稳压电源作为芯片外围逻辑电源。OSCM部分建议用芯片内部5V供电.
关于PCB设计方面, RS_A、RS_B经采样电阻接地端到滤波电解电容处的线路是大电流线路,大于1A的应用电流,要考虑这部分的线宽不能太小,否则会影响驱动效果。
像RS_A、RS_B、A+、A-、B+、B-、VM这些都是大电流线路,如果需要层间切换布线的,建议放置过孔时要多放几个,以降低过孔带来的影响。
关于步进电机的速度方面,在空载启动速度大于60转时,建议做加减速控制,以免避启动堵转或者丢步。带载的则要具体测试。加减速控制,可以避免突然启动、停止对电机和驱动部分的冲击,同时也可以带来很好的驱动效果。比如缓启、缓停。具体的可以网络搜索一下相关文档来参考。
拓展应用电路
用来实现降低锁相电路,从而降低驱动芯片的锁相功耗,具体应用电路如下图:
图1,左、右两方框电路用来设置参考电压。当VCC=5V,DOWN≈VCC,两方框生成的分压值相等。 当DOWN=L(≈GND),参考电压会降低一半。具体看下面仿真图中的数据差异:
图2、图3中的S1可以用推挽输出端口代替,比如74LVC245、HC123、MCU等等,只要高电平与VCC大约相等。这样就能实现半流锁相。( 图2电阻分压值是1.4V,图3电阻分压值是0.7V )
注:推挽端口输出状态只有高电平、低电平两种。若是端口是开路输出的,相应要调整电阻参数。
使用74HC123实现的自动半流锁相电路.
部分信号输入端要为高电平,芯片才能正常输出(测试板上加了上拉电阻和下拉电阻)
如上图5、图6,信号源V1,无论是3.3V或者5V信号,探针1检测的值都是与信号源V1一样,这样可以用3.3V或者5V的MCU输出直接连接到信号端,而不会对MCU本身有影响。
图5、图6中的R4是驱动芯片端口内置的下拉电阻,R3看作输入电阻。R1选择25K~33K之间的阻值都行,影响不大。
图7是实际分压值,R3等效悬空,看成没有外接信号源。上面图2~图7都是用电路仿真软件仿真过。
最后
如果您对 Toshiba东芝 的步进电机MCD产品线有需求,可以与 潇湘君 联系,我司提供 Toshiba东芝 全系列产品线,也可以提供MCD产品的方案设计、IDH等服务。
文章评论