產品簡述

MS4988B 是一款雙極微步進電機驅動芯片，內置有 4bit DAC，

可以實現全步進，1/2，1/4，1/8，1/16，五種步進模式；芯片具有

最大 35V，±1.5A 的驅動能力。

MS4988B 為脈沖控制步進模式，每在 STEP 腳加一個脈沖，電機

前進一個微步；不需要相位序列表，也不需要高頻控制線以及復雜

的程序控制界面。

另外 MS4988B 還具有固定電流衰減周期的整流器，能自動選擇

電流的衰減模式：慢衰減和混合衰減。混合衰減模式在前段衰減時

間內為快衰減，剩余時間為慢衰減，此種衰減模式有助于減小電機

噪聲，增加步進精度以及降低功耗。

內部的同步整流電路能降低功耗，內置有過溫保護，過流保

護，低壓保護以及短路保護電路，且芯片不需要特殊的上電過程。

主要特點

?低輸出導通電阻

?自動電流衰減模式的選擇和檢測

?同步整流

?混合衰減和慢衰減兩種模式

?可兼容 5V 和 3.3V 邏輯輸入

?全步進，1/2，1/4，1/8，1/16 細分模式

?過溫保護、欠電壓保護

?低電流睡眠模式 (<50uA)

應用

?安防視頻監控

?3D 打印

?機器人技術

?工業應用

產品規格分類

管腳圖

管腳說明

內部框圖

極限參數

芯片使用中，任何超過極限參數的應用方式會對器件造成永久的損壞，芯片長時間處于極限工作

狀態可能會影響器件的可靠性。極限參數只是由一系列極端測試得出，并不代表芯片可以正常工作在

此極限條件下。

電氣參數

如有需求請聯系——三亞微科技 王子文（16620966594）

功能描述

芯片運作

MS4988B 可以通過 MSx 腳可以選擇全步進，1/2，1/4，1/8，1/16 步進五種細分模式。

由 NDMOS 構成的兩個全橋結構中的電流通過固定衰減周期的 PWM 控制電路進行同步整流。每次

步進中的輸出電流由 VREF電壓，外部電流 SENSE 電阻，以及 DAC 輸出電壓共同決定。

在上電和重置時，DA 輸出和相位電流極性被置為初始 HOME 態（HOME 態為 DA 最大輸出電壓的

0.707 位置），并且電流整流在各相位為混合衰減模式。當 STEP 命令到來后，DAC 輸出和電流極性開

始正常運作。步進步長由 MSx 控制，如表 1。

步進階段下降時衰減模式為混合衰減，步進上升時為慢衰減，這種工作模式稱為自動衰減模式。

自動衰減模式的選擇提高了電機工作性能，同時也減小了電機反電動勢引起的電流波形的扭曲變形。

微步控制（MS1,MS2 和 MS3）

微步階數由 MS1，MS2 和 MS3 共同控制，如表 1 所示。MSx 有一個 400k?的下拉電阻。需要檢測

STEP 信號的上升沿才能進行步進模式切換。

如果需要改變步進模式，就需將譯碼器重置，否則必須在兩種步進模式共同的步進位置進行切

換，以免丟步。當芯片因過溫或過流保護而掉電重置時，轉換器將被置于 HOME 態糾正所有步進模式

電機步進模式真值表(IN=''High"表示 IN +>IN -)

重置端(RESET)

RESET 有效時將譯碼器器置于 HOME 態，然后關閉所有的輸出 FET 管。直到 RESET 被置高時，

STEP 信號才重新有效。

STEP 輸入(STEP)

一個 STEP 上升沿能使電機運轉一微步。譯碼器控制 DAC 輸出值，以及電機每條臂的電流方向。

步進的步長由 MSx 決定。

方向控制(DIR)

DIR 腳可控制電機旋轉方向，在每個 STEP 上升沿到來時開始檢測。

內部 PWM 電流控制

每個全橋由固定衰減時間的 PWM 電路控制，該電路限制了負載電流的期望值 ITRIP。

最初，斜對角上的上臂管和下臂管導通，電流流向電機臂和 SENSE 電阻 RSx，當 SENSE

電阻上的電壓等于 DAC 電壓時，比較器將 PWM 鎖存清零，PWM 鎖存器選擇關閉合適

的驅動管，進入固定周期的衰減模式。限流的最大值由 RSx和 VREF電壓決定。其跨導公

式計算約為：

固定關斷時間(Fixed Off-Time)

內部 PWM 電流控制電路在 DMOSFET 關斷期間使用單步電路進行控制。

關斷時間 toff由 ROSC 端決定。ROSC 接 VREG：電流衰減期設定為 30us，所有步進模式下都為混合

衰減（上升慢衰減，下降混合衰減）；

ROSC 接 GND：電流衰減期為 30us，所有步進模式下電流上升與下降時均為混合衰減；

ROSC 接電阻到 GND：所有步進模式下都為混合衰減（上升慢衰減，下降混合衰減）。

電流衰減期由以下函數決定：Toff=ROSC/825。

盲區時間

由寄生二極管產生的反向電流可能會導致的錯誤的過流檢測，為避免此種現象電路設置了一個

1us 左右的空白時間，在此期間的過流檢測信號失效。

負載短路保護和接地保護

當電機負載短接在一起或者直接接地時，芯片將通過檢測過流保護自己，并關斷短路的驅動管，

阻止對內部器件的損壞。當短路保護有效后需要 SLEEP 變 1，或者 VBB 置 0 才會使電路恢復工作。

當兩輸出短接，電流流過 SENSE 電阻。1us 過后 SENSE 電阻上的電壓滿足故障條件，這使得驅動

管進入固定衰減期。在固定衰減周期結束后，驅動管重新打開，過程重復。在這個條件下驅動管完全

免受過流影響，但是短路會持續一段時間等同于驅動管的固定衰減期。

電荷泵（CP1 和 CP2）

電荷泵用于產生大于高壓電源 VBB 的電壓，以驅動上臂橋。電壓是通過 CP1 和 CP2 之間的電容 CP

被逐步抬升，然后在 VG 和 VCC 之間的電容 CG 上逐漸累積。

CP 和 CG 的大小必須滿足以下關系：

CP 上充放電頻率為 60KHZ，當 CP 電容很大時 VG 將會被抬升。可是當電容太大，充放電將變的沒

有效率。電容做得太大，VG 充電時間就會很長。CP 和 CG 電容設定如下：CP=0.22uF, CG=0.22uF。

輸出控制電源 VREG

是內部產生電源，用來驅動輸出下臂管，電壓一般設置在 5.1V，并且在 VREG 腳上需接入 0.22 uF

的陶瓷電容。內部具有檢測 VREG 電壓的結構，若出現異常（低壓），所有輸出管將關斷。

使能輸入(ENABLE)

ENABLE 能打開或關斷所有的驅動管，當為邏輯 1 時，所有驅動管癱瘓；當為邏輯 0 時電路正常工

作。譯碼器的輸入腳 STEP，DIR，MS1，MS2，MS3 等信號不受 ENABLE 管腳約束。

關斷

當過溫或者低壓保護起作用時，所有的輸出管都關斷直到故障排除。在上電時，低壓保護同樣會

使輸出管癱瘓，并且將譯碼器置為 HOME 態。

睡眠模式(SLEEP)

為了減少待機狀態芯片功耗，SLEEP 關閉芯片內部大多數功能,包括功率管,電流整流器以及電荷

泵。SLEEP 低電平有效,高電平時正常運轉。當電機從睡眠模式恢復時，為了使電荷泵達到穩定，通常

會有 1ms 左右的延時。

混合衰減模式

在混合衰減模式，當電流值達到翻轉點，芯片會先進入快衰減模式，約占整個衰減期的 31.25%，

之后，轉為慢衰減。

一般情況下，混合衰減只需要應用在電流下降的狀態。對于大多數負載來說，采用自動選擇的混

合衰減模式（電流上升慢衰減，下降快衰減）可以減小電流上升帶來的紋波，同時可以防止電流下降

引起的失步。對于一些需要低速微步的應用，電機中反電動勢很小，使得電流在負載中迅速增大而引

起失步，可以將 ROSC 接地，在電流上升和下降時實現 100%混合衰減，防止失步。

如果沒有這個問題，建議采用自動選擇的混合衰減模式因為這樣可以減小紋波。

同步整流

當芯片進入衰減期時，負載電流會根據已選擇的衰減模式繼續流動。同步整流的特點就是在電流

衰減時打開合適的 FET。通過 FET 低的導通阻抗短路掉續流二極管，可以有效的減小功耗，并省掉在

其他很多應用中肖特基二極管的使用。在負載電流將近為 0 時同步整流關閉，阻止反向的負載電流。

FG 輸出

當芯片檢測模塊檢測到異常情況時，FG 輸出低電平。FG 開漏輸出，下拉電流最大 15mA。

典型應用圖

封裝外形圖

QFN28

QFNWB5×5-28L(P0.50T0.75/0.85)

——愛研究芯片的小王

審核編輯 黃宇