一、 概 述

HJ4205是一款步進電機驅(qū)動電路。包含一個步進電機控制器和內(nèi)部N溝道MOSFET，來驅(qū)動一個雙極步進電機或兩個刷式直流電機。HJ4205支持全步進到1/256步進驅(qū)動模式。通過使用自適應消隱時間和包括自動混合衰減模式在內(nèi)的多種不同的電流衰減模式，可實現(xiàn)非常平滑的運動過程。

電機運動采用標準的DIR/STEP控制方法。器件運行通過一個SPI串行接口控制。輸出電流（扭矩）、步進模式、衰減模式和堵轉(zhuǎn)檢測功能都可以通過SPI串行接口進行編程。

二、電原理圖

三、封裝形式及引出端功能

2.1封裝形式

采用BOX3220-22P全密封金屬直插封裝（選型HJ4205），下圖是封裝尺寸圖。

2.2.引出端功能

四、 絕對最大額定值

五、電特性

六、 邏輯時序圖

七、 功能描述

7.1 復位

芯片內(nèi)部有用于監(jiān)測VM引腳電壓的上電復位電路。如果VM 電壓低于UVLO 電壓，則器件復位。如果RESET 引腳置高電平，所有內(nèi)部邏輯都將被復位，且功率部分將被禁用，包括步進和串行接口的所有輸入都將被忽略。

在退出RESET態(tài)時（置低電平），需要經(jīng)過一段時間（大約1 ms）才能使芯片恢復工作。

7.2 低功耗模式

將SLEEPn 引腳置低電平，使設備進入低功耗狀態(tài)。在休眠模式下，電機驅(qū)動電路被禁用，柵極驅(qū)動調(diào)節(jié)器和電荷泵被禁用，所有模擬電路被置于低功率狀態(tài)。但設備中的數(shù)字電路仍在工作，因此仍然可以通過串行接口訪問設備寄存器。

當SLEEPn生效時，RESET引腳不起作用。在RESET生效之前，必須退出低功耗模式。當退出低功耗模式時，需要經(jīng)過一段時間（大約1ms）才能應用STEP輸入。

7.3 直接PWM輸入模式

通過在0x2寄存器中設置PWMMODE位，開啟直接PWM模式，用PWM_MODESEL來選擇輸入模式邏輯。在直接PWM輸入模式下，AIN1、AIN2、BIN1和BIN2直接控制輸出驅(qū)動器的狀態(tài)，這樣可以驅(qū)動最多兩個有刷直流電機。

PWM_MODESEL = 2’b00時，xIN1和xIN2為常見的IN1,IN2控制邏輯，邏輯如下表：

PWM_MODESEL = 2’b01時，xIN1為使能控制xEN，xIN2為方向控制xPH，xIN1=0時，輸出高阻態(tài)，邏輯如下表：

PWM_MODESEL = 2’b10時，xIN1為使能控制xEN，xIN2為方向控制xPH，xIN1=0時，輸出剎車態(tài)，邏輯如下表：

PWM_MODESEL = 2’b11時，xIN1為使能控制xEN，xIN2為方向控制xPH，邏輯如下表：

如果在直接PMW模式下使用混合或自動混合衰減模式，它們將應用于每個周期，因為電流變化信息不可用。

在直接PWM模式下，電流控制電路(Torque)處于開啟狀態(tài)，仍可用TORGUE寄存器縮放電流，仍可使用0x1寄存器的ISGAIN位來設置ISEN檢測放大器增益。

通過電機繞組的電流由可編程固定關斷時間的PWM電流調(diào)節(jié)電路進行調(diào)節(jié)。當H橋被啟用時，繞組電流以一定速率上升，此速率取決于繞組的直流電壓、電感以及反電動勢的大小，一旦電流達到電流斬波閾值，電橋會在固定的時間段內(nèi)禁用電流，該時間段可通過寫入關寄存器中的TOFF位在500ns和128μs之間進行編程。關閉時間到達后，電橋重新啟用，開始另一個PWM周期。

斬波電流由比較器設置，比較器將電流檢測電阻器的電壓與參考電壓進行比較，電流檢測電阻器連接到xISENx引腳，且其電壓由電流檢測放大器進行放大，電流檢測放大器可在控制寄存器中編程。在PWM模式下驅(qū)動時，斬波電流計算如下：

滿標度VREF設置為2.75V。其中TORQUE是轉(zhuǎn)矩位的設置，ISGAIN是ISENSE放大器（5x、10x、20x或40x）的可編程增益。

7.4 微步控制STEP/DIR輸入控制模式

HJ4205中的內(nèi)置分度器邏輯允許多種不同的步進配置。0x0寄存器中的MODE位用于配置步進細分，邏輯如下：

下表顯示了整步進到1/8步進模式的相對電流和步進方向。更高的微步分辨率遵循相同的模式。

AOUT電流是電氣角度的正弦；BOUT電流是電氣角度的余弦。復位的狀態(tài)為45°位置，此狀態(tài)在上電或使用RESETn時進入。

在STEP輸入的每個上升沿，或每次在向0x0寄存器中的RSTEP位寫入‘1’后，分度計將進入下一個狀態(tài)。DIR引腳接高且RDIR（0x0地址）置0，或DIR引腳接低且RDIR置‘1’，為正轉(zhuǎn)。DIR引腳接低且RDIR置0，或DIR引腳接高且RDIR置‘1’，則反轉(zhuǎn)。正電流定義為xOUT1為正，相對的xOUT2為負。

如果在步進過程中改變了步進細分，分度計將在下一個步進的上升沿變?yōu)樾录毞值南乱粋€有效狀態(tài)。

八、典型應用

HJ4205步進電機驅(qū)動電路典型應用電路。

典型應用圖

評估板實物圖