雙向電流采樣

傳統(tǒng)的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)，在每個(gè)H橋下管源極和地之間接外部檢測電阻，只測量PWM導(dǎo)通時(shí)檢測電阻上的正向電壓。在慢衰減模式下，電流循環(huán)通過內(nèi)部MOSFET，不通過檢測電阻，因此無法測量電流。在快衰減模式下，通過電阻的電流翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的是負(fù)電壓。對于目前的電源IC工藝，負(fù)電壓很難被簡單的采樣處理。

如果我們可以監(jiān)控電流衰減時(shí)期的繞組電流，許多步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電流調(diào)節(jié)問題就能被解決。但是，如上所說通過外部檢測電阻很難實(shí)現(xiàn)，更好的選擇是嘗試內(nèi)部電流檢測。內(nèi)部電流檢測允許在任何時(shí)候監(jiān)測電流，如PWM導(dǎo)通時(shí)間，以及快衰減和慢衰減過程中。 雖然它增加了驅(qū)動(dòng)IC的復(fù)雜性，但內(nèi)部電流檢測大大降低了系統(tǒng)成本，因?yàn)橥獠康牟蓸与娮璨恍枰恕?這些電阻非常大且昂貴，價(jià)格通常和驅(qū)動(dòng)IC差不多！

MP6500步進(jìn)驅(qū)動(dòng)IC

MP6500雙極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，集成內(nèi)部電流檢測，很好的取代了傳統(tǒng)廉價(jià)的峰值電流控制雙極步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)IC。MP6500內(nèi)部電路框圖如圖5所示。

圖5：MP6500電路框圖。

MP6500最大驅(qū)動(dòng)電流峰值為2.5A（具體取決于封裝和PCB設(shè)計(jì)）；電源電壓范圍從4.5V至35V。 支持整步，半步，四分之一步，八分之一步驅(qū)動(dòng)模式。不需要外部電流檢測電阻，只需要一個(gè)接地的小型、低功耗電阻去設(shè)定繞組電流峰值。

內(nèi)部電流檢測依賴于精準(zhǔn)的功率管及相關(guān)電路的匹配設(shè)計(jì)，可以保證始終準(zhǔn)確采樣繞組電流，從而提高步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量。

通常情況下， MP6500工作在慢衰減模式下。然而，當(dāng)一個(gè)固定關(guān)斷時(shí)間結(jié)束，慢衰減結(jié)束后，如果當(dāng)前繞組電流仍高于預(yù)期水平，快衰減模式會(huì)被開啟以用來迅速減小驅(qū)動(dòng)電流到所需值。 這種混合控制模式，使得驅(qū)動(dòng)電流快速下降到零，同時(shí)又保證平均電流盡量接近設(shè)定值。 當(dāng)step跳變時(shí)，快衰減就被采用使得當(dāng)前電流迅速被調(diào)整到零，如圖6所示。

圖6：MP6500的自動(dòng)衰減模式（step跳變時(shí)）。

如果電源電壓高，電感值低，或所需的峰值電流幅值很低，電流很有可能高于設(shè)定值。由于blanking time，每個(gè)PWM周期都會(huì)有一個(gè)最小導(dǎo)通時(shí)間，此時(shí)許多傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器無法控制繞組電流。如果發(fā)生這種情況，MP6500會(huì)不斷采用快衰退模式來保證繞組電流一直不超過設(shè)定值（見圖7）。

圖7： MP6500的自動(dòng)衰減模式（低電流情況下）。

這種自適應(yīng)衰減模式與只使用慢衰減模式相比，平均電流的變化比較小。由于快速衰減模式只用來控制驅(qū)動(dòng)電流低于設(shè)定值，誤差比在整個(gè)PWM關(guān)斷時(shí)間采用快衰減模式要小的多。

這種控制方法的優(yōu)點(diǎn)是，對于不同的電機(jī)和電源電壓，用戶不需要做任何系統(tǒng)調(diào)整，衰減模式是完全自動(dòng)調(diào)整的。 而傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，對于不同應(yīng)用，必須調(diào)整衰減模式甚至PWM關(guān)斷時(shí)間，以得到最好的運(yùn)行質(zhì)量。

使用了這種電流調(diào)節(jié)方法，MP6500可以確保整個(gè)周期的平均繞組電流都準(zhǔn)確穩(wěn)定（見圖8），明顯改善了電機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量。

圖8：MP6500輸出電流波形