A4988-中文资料

1责任声明：1.该文章为在校研究生借助于谷歌翻译等工具自行翻译为中文资料，不代表官方意愿。2.该文章只能用于学习交流之用，不可用于一切商业用途，否则后果自负，本作者不承担任何责任。3.由于作者水平有限，难免有错误之处，此文章只做参考，以英文官方文献为准。由于参考本文内容所造成的损失，后果自行承担。4.如有侵权，请及时联系我删除。QQ：7820202555.最后修改时间：2018.08.02A4988一、特色和优点1.低输出阻抗RDS（ON）2.自动检测/选择电流衰减模式3.混合和慢电流衰减模式4.同步整流，实现低功耗5.内部UVLO6.交叉电流保护7.3.3和5V兼容逻辑电源8.热关断电路9.短路保护10.负载短路保护11.五种可选步进模式：全步，1/2,1/4,1/8和1/16二、封装28触点QFN封装，外部导热垫5mm×5mm×0.90mm（ET封装）。2三、描述A4988是一款完整的微步电机驱动器，内置转换器，操作简便。它设计用于以全步，半步，四分之一，八分之一和十六分之一步模式操作双极步进电机，输出驱动能力高达35V和±2A电流。A4988包括一个固定的关断时间电流调节器，能够在慢速或混合衰减模式下工作。翻译是轻松实现A4988的关键。只需在STEP引脚上输入一个脉冲就可以驱动电机一个微步。不需要相序表，高频控制线或复杂的编程接口。A4988非常适合复杂微处理器不可用或负担过重的应用。在步进操作期间，A4988中的斩波控制器自动选择当前衰减模式，慢速或混合。在混合衰减模式中，设备最初设置为固定关闭时间的一部分的快速衰减，然后设置为关闭时间的剩余部分的缓慢衰减。混合衰减电流控制可降低可听到的电机噪声，提高步进精度并降低功耗。四、典型应用图五、说明（续）提供内部同步整流控制电路以改善PWM操作期间的功率耗散。内部电路保护包括：具有迟滞的热关断，欠压锁定（UVLO）和交叉电流保护。不需要特殊的上电排序。A4988采用表面贴装QFN封装（ES），5mm×5mm，标称整体封装高度为0.90mm，外露焊盘可增强散热性能。它不含铅（后缀-T），带有100％雾锡电镀引线框架。六、选择指南零件号封装填料A4988SETTR-T28触点QFN，带有外露导热垫每7英寸1500件。卷轴微控制器或控制器逻辑3七、极限参数特性符号备注参数单位负载电源电压VBB35V输出电流IOUT±2A逻辑输入电压VIN–0.3to5.5V逻辑电源电压VDD–0.3to5.5VVBBxtoOUTx35V感应电压VSENSE0.5V参考电压VREF5.5V工作环境温度TA范围S.–20to85℃最大连接点TJ(max)150℃储存温度Tstg–55to150℃八、功能框图4九、电气特性1在TA=25°C，VBB=35V（除非另有说明）特点符号测试条件最小值典型值2最大值单位输出驱动器负载电源电压范围VBB操作8—35V逻辑电源电压范围VDD操作3.0—5.5V输出电阻RDSON源驱动，IOUT=-1.5A—320430mΩ接收器驱动，IOUT=1.5A—320430mΩ体二极管正向电压VF源二极管，IF=-1.5A——1.2V接收二极管，IF=1.5A——1.2V电机电源电流IBBfPWM50kHz——4mA操作，输出禁用——2mA逻辑电源电流IDDfPWM50kHz——8mA输出关闭——5mA控制逻辑逻辑输入电压VIN(1)VDDX0.7——VVIN(0)——VDDX0.3V逻辑输入电流IIN(1)VIN=VDDX0.7-201.020μAIIN(0)VIN=VDDX0.3-201.020μA微步选择RMS1MS1引脚—100—kΩRMS2MS2引脚—50—kΩRMS3MS3引脚—100—kΩ逻辑输入迟滞VHYS(IN)Asa%ofVDD51119%空白时间tBLANK0.711.3μs固定关闭时间tOFFOSC=VDDorGND203040μsROSC=25kΩ233037μs参考输入电压范围VREF0—4V参考输入电流IREF-303μA当前跳闸级错误3errIVREF=2V,%ITripMAX=38.27%——±15%VREF=2V,%ITripMAX=70.71%——±5%VREF=2V,%ITripMAX=100.00%——±5%交叉死区时间tDT100475800ns保护过流保护阈值IOCPST2.1——A热关断温度TTSD—165—℃热关断滞后TTSDHYS—15—℃VDD欠压锁定VDDUVLOVDD上升2.72.82.9VVDD欠压滞后VDDUVLOHYS—90—mV1对于输入和输出电流规范，负电流定义为从（输出）指定的器件引脚输出。2典型数据仅用于初始设计估算，并假设最佳制造和应用条件。在指定的最大和最小限制范围内，各个单位的性能可能会有所不同。3VERR=[(VREF/8)–VSENSE]/(VREF/8).5十、热特性特性符号测试条件*值单位封装热阻RθJA四层PCB，基于JEDEC标准32ºC/W*Allegro网站上提供的其他热量信息。功耗与环境温度的关系温度，TA（ºC）图1.逻辑接口时序图持续时间符号典型值单位STEP最小，高脉冲宽度tA1μsSTEP最小，低脉冲宽度tB1μs设置时间，输入更改为STEPtC200μs保持时间，输入更改为STEPtD200μs6表1.微步进分辨率真值表MS1MS2MS3微步分辨率激励模式LLL全步2相HLL半步1-2相LHL四分之一步W1-2相HHL八分之一步2W1-2相HHH十六分之一步4W1-2相十一、功能说明1.设备操作A4988是一款完整的微步电机驱动器，内置转换器，操作简单，控制线最少。它设计用于以全步，半步，四分之一，八分之一和十六分之一步模式操作双极步进电机。两个输出全桥和所有N沟道DMOSFET中的每一个的电流都通过固定的关断时间PWM（脉冲宽度调制）控制电路进行调节。在每个步骤中，每个全桥的电流由其外部电流检测电阻（RS1和RS2）的值，参考电压（VREF）和DAC的输出电压设置。（反过来由翻译器的输出控制）。在上电或复位时，转换器将DAC和相电流极性设置为初始Home状态（如图8至图12所示），并将电流调节器设置为两相的混合衰减模式。当STEP输入发生步进指令信号时，转换器自动将DAC排序到下一级和当前极性。（有关电流水平序列，请参见表2.）微步分辨率由MSx输入的组合效果设置，如表1所示。步进时，如果DAC的新输出电平低于其先前的输出电平，则有源全桥的衰减模式将设置为混合。如果DAC的新输出电平高于或等于其先前的电平，则有源全桥的衰减模式将设置为慢速。这种自动电流衰减选择通过减少电机反电动势引起的电流波形失真，提高了微步进性能。2.微步选择（MSx）微步分辨率由逻辑输入MSx上的电压设置，如表1所示.MS1和MS3引脚具有100kΩ下拉电阻，MS2引脚具有50kΩ下拉电阻。更改步进模式时，更改在下一个STEP上升沿之前不会生效。如果在没有转换器复位的情况下更改步进模式，并且必须保持绝对位置，则必须在两个步进模式共用的步进位置处更改步进模式，以避免丢失步骤。当器件掉电或由于TSD或过电流事件而复位时，转换器将设置为原位，默认情况下，所有步进模式都是如此。3.混合衰变操作根据ROSC配置和步骤顺序，桥接器在混合衰减模式，上电和复位以及正常运行期间运行，如图8至图12所示。在混合衰减期间，当达到跳闸点时，A4988最初进入快速衰减模式，关闭时间为31.25％，tOFF。之后，在tOFF的剩余时间内切换到慢速衰减模式。下一页将7显示此功能的时序图。通常，只有当绕组中的电流从较高值变为较低值（如由转换器的状态确定）时，才需要混合衰减。对于大多数负载，自动选择的混合衰减很方便，因为它可以在电流上升时最大限度地减少纹波，并防止在电流下降时错过步进。对于需要以非常低的速度进行微步进的一些应用，绕组中缺少反电动势会导致电流在负载中快速增加，从而导致错过步骤。如图2所示。通过将ROSC引脚拉至地，对于上升和下降电流，混合衰减设置为100％的有效时间，并防止错过步骤，如图3所示。如果这不是问题，建议使用自动选择的混合衰减，因为它会产生减少的纹波电流。有关详细信息，请参阅固定关闭时间部分。4.低电流微步进适用于最小导通时间阻止输出电流在低电流阶段调节到编程电流水平的应用。为了防止这种情况，可以将器件设置为在电流波形的上升和下降部分以混合衰减模式工作。通过将ROSC引脚短接到地来实现此功能。在此状态下，关断时间在内部设置为30μs。5.复位输入RESET输入将转换器设置为预定义的Home状态（如图8至图12所示），并关闭所有FET输出。在RESET输入设置为高电平之前，将忽略所有STEP输入。6.步进输入（STEP）STEP输入从低到高的转换对转换器进行排序，并使电机前进一个增量。转换器控制DAC的输入和每个绕组中的电流方向。增量的大小由MSx输入的组合状态决定。图2.低速微步进中的错过步骤8图3.使用自动选择的混合步进进行连续步进（ROSC引脚接地）7.方向输入（DIR）这决定了电动机的旋转方向。在下一个STEP上升沿之前，对该输入的更改不会生效。8.内部PWM电流控制每个全桥由固定的关断时间PWM电流控制电路控制，该电路将负载电流限制在期望值ITRIP。最初，启用一对对角的源和漏FET输出，电流流过电机绕组和电流检测电阻RSx。当RSx两端的电压等于DAC输出电压时，电流检测比较器会复位PWM锁存器。锁存器然后关闭适当的源驱动器并启动固定的关闭时间衰减模式。通过选择RSx和VREF引脚的电压来设置限流的最大值。跨导函数近似于电流限制的最大值ITripMAX（A），其设置为ITripMAX=VREF/(8XRS)其中RS是检测电阻（Ω）的电阻，VREF是REF引脚（V）上的输入电压。DAC输出以精确的步长将VREF输出降低到电流检测比较器。这样Itrip=(%ITripMAX/100)×ITripMAX（每个步骤的％ITripMAX参见表2）至关重要的是，不要超过SENSE1和SENSE2引脚的最大额定值（0.5V）。9.固定关闭时间内部PWM电流控制电路使用单触发电路来控制DMOSFET保持关闭的持续时间。关闭时间tOFF由ROSC终端确定。ROSC终端有三种设置：1.ROSC连接到VDD-关断时间内部设置为30μs，衰减模式是自动混合衰减，除非9在全步中衰减模式设置为慢衰减。2.ROSC直接连接到接地时间内部设置为30μs，电流衰减设置为增加和减少电流的混合衰减，除了在衰减模式设置为慢衰减的全步骤。（参见低电流微步进部分。）3.ROSC通过电阻器接地-关断时间由以下公式确定，衰减模式为所有步进模式的自动混合衰减。tOFF≈ROSC/825其中tOFF以μs为单位。10.消隐当内部电流控制电路切换输出时，此功能会消隐电流检测比较器的输出。比较器输出被消隐，以防止由于钳位二极管的反向恢复电流引起的错误过流检测，以及与负载电容相关的开关瞬变。空白时间tBLANK（μs）近似为tBLANK≈1μs11.短路负载和短路接地保护如果电机引线短路在一起，或者其中一根引线短路接地，则驱动器会通过检测过流事件并禁用短路的驱动器来保护自身，从而保护设备免受损坏。在接地短路的情况下，器件将保持禁用（锁存），直到SLEEP输入变为高电平或VDD电源被移除为止。短路接地过流事件如图4所示。当两个输出短接在一起时，电流路径通过检测电阻。在消隐时间（≈1μs）到期后，由于存在过电流情况，检测电阻器电压超过其跳闸值。这导致驱动器进入固定的关闭时间周期。在固定的关闭时间到期后，驱动程序再次打开并重复该过程。在这种情况下，驱动器完全受到过流保护的保护，但短路是重复的，周期等于驱动器的固定关断时间。这种情况如图5所示。在短路负载事件期间，由于混合衰减特征实现的方向改变，如图3所示，观察正和负电流尖峰是正常的。如图6所示。在这两种情况下，过流电路都在保护驱动器并防止损坏器件。12.电荷泵（CP1和CP2）电荷泵