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步进电机驱动器THB6064H及其应用

步进电机驱动器THB6064H及其应用

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  THB6064H内部框图如上图所示,脚功能如下表所示。

管脚编号 输入/输出 符号 功能描述 1 输出 ALERT 温度保护及过流保护输出端(常态为1,过流保护时为0) 2 -  SGND 信号地外部与电源地相连 3 - OSCIB B相斩波频率控制端 4 输入 PFD 衰减方式控制端 5 输入 VREF 电流设定端(O~3V) 6 输入 VMB B相电机驱动电源,与A相电源相连 7 输入 M1 细分数选择端 8 输入 M2 细分数选择端 9 输入 M2 细分数选择端 10 输出 OUT2B B相功率桥输出端2 11   NFB B相电流检测端应连接大功率检测电阻,典型值0.25Q/2W 12 输出 OUTIB B相功率桥输出端1 13 - PGNDB B相驱动电源地与A相电源地及信号地相连 14 输出 OUT2A A相功率桥输出端2 15 - NFA A相电流检测端应连接大功率检测电阻,典型值0.25Ω/2W 16 输出 OUTIA A相功率桥输出端1 17 - PGNDA 驱动电源地线 18 输入 ENABLE 使能端ENABLE=0所有输出为0,ENABLE=1正常工作 19 输入 RESET 上电复位端 20 输入 VMA A相电机驱动电源,与B相电源相连 VMA 21 输入 CLK 脉冲输入端 22 输入 cw/CCw 电机正反转控制端 23 - OSCIA A相斩波频率控制端 24 输入 VDD 芯片工作电源(5V电源) 25 输出 Down 半流锁定控制端

  应用电路及其设计

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  上图所示是THB6064H电机驱动器的电原理图,其设计思路如下。

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  THB6064H最高能提供64细分,由芯片的7、8、9脚电平决定细分数,如上表所示。这三个脚的电平由拨码开关S2控制,当某个开关拨到ON位置,则此脚接地,电平为零,反之被上拉电阻拉到高电平。

  THB6064H的19脚是此芯片的复位。端,由电阻R37、电容器C22组成开机复位电路。THB6064H的21脚是脉冲输入端,每来一个脉冲,步进电机走一小步,具}体步长与细分有关,来自外部处理器或信}号发生器的方波脉冲CP+、CP-通过2针插头J4的1、2脚,经过快速光耦U3(A2530)隔离后由7脚输出加到THB6064H的21脚。THB6064H的22脚(cw/cww)是正、反转控制端,CW/CWW=1时,正转;cw/cww=0时反转。来自外部处理器或波段开关控制的电机旋转方向信号UD+、UD-通过2针插头J5的1、2脚,经过快速光耦U3(A2530)隔离后由6脚输出加到THB6064H的22脚。THB6064H的18脚是使能端,低电平有效。EN=1时,芯片正常工作:EN=O时,芯片输出全部为零,来自外部处理器或波段开关控制的电机使能信号EN+、EN-通过2针插头J7的1、2脚,经过普通光耦U5(TLP521)隔离后加到THB6064H的18脚。使用时一般将CP+、UD+、EN+接在一起,接电源VCC(+5V)。CP-、UD-、EN-接控制信号的输入。

  THB6064H的4脚为衰减方式控制端,调节此端电压可以选择不同的衰减方式,从而获得更好的驱动效果。下表为衰减方式控制,改变电位器R39的阻值,就可选择衰减方式。

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  NFA,NFB(THB6064H的15、11脚)是输出电流传感器限流电阻连接端口,内接电流传感比较器,外接一个0.1~0.3Q的电阻用于电流检测,即R41和R43。这两个用于PWM恒流控制的电流采样电阻应选用无感电阻。该电阻应能满足功率需求,我们设计使用了0.27Ω/2W的电阻。

  VREF(THB6064H的5脚)是参考电压设置端,也是输出电流设置端。输出电流由参考电压和电流检测电阻决定,计算公式是输出电流l=(1/3)*VREF(V)/Rs(Ω)。VREF取值范围:0.5V~3.OV,Rs为检测电阻,推荐值为0.25Ω/2W。

  ALERT(THB6064H的1脚)是过流及过温保护输出端,正常状态下,ALERT=1:当有过流或过温现象时,此端输出为O,红色发光二极管D11点亮报警。

  DOWN(THB6064H的25脚)是半流锁定控制,电机锁定时降低功耗的功能。当CLK小于1.5Hz时,DOWN输出为O:当CLK大于1.5Hz时,DOWN输出为1:当25脚DOWN常态为1,此时5脚的VREF电压由R44和R45及R48分压决定形成设定电流,当启动半流锁定功能时,DWON=O,R46参与R45、R48分压,从而降低了VREF,也就减小了设定电流,R46的阻值决定电流下降的幅度。因此,改变锁定电阻R46的阻值,即可获得不同的锁定电流值。

  THB6064H的16脚(OUTIA)、14脚(OUT2A)、12脚(OUTIB)、10脚(OUT2B),是电机输出端口,OUTIA,OUTIB接两相电机的一个绕组上,OUT2A,OUT2B接两相电机的另一个绕组上,若电机运动方向不是我们想要的方向的时候,只需对调OUTIA,OUTIB或OUT2A,OUT2B中的任两根线就可以改变电机的转向。

  VMA、VMB是电机电源供电端(THB6064H的20、6脚),供电范围4.5V~42V,典型电压24V。PCB布线和连接外电源时,接线要尽可能的短和粗,而且在靠近每个电源引脚边接一个100~470微法的电解电容或钽电容与一个0.01~0.1微法的高频电容,能起到很好的滤波作用。

  VDD是芯片电源供电端(THB6064H的24脚),用5V(VCC)供电,此5V电源是电源VM经过三端可调电源LM317后得到。

  在PCB布线时要注意:电流检测电阻应尽量接近芯片,其接地端应通过单独的路径连接芯片的接地端(THB6064H的13,17脚)。地线应尽可能地粗。电机驱动电源上的退耦电解电容应尽量靠近芯片。安全间距至少要15mil,在四个电机输出端和电源端尤其需要注意。THB6064H第2脚的数字地与13、17脚的模拟地之间布线要尽量短,2脚的地线最好不要与别处相连。

  结束语

  用THB6064H来设计步进电机驱动电路,外围电路十分简单,而且具有别的芯片没有的半流锁定功能。THB6064H内部H桥式驱动电路自带肖特基二极管进行续流,因此不需要外接二极管,使设计工作简化,译码器和驱动器集成在同一芯片中,使外围电路精简了,只需要几个阻容件就可以了,应用起来十分方便。




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