詳解德州儀器 DRV8426 步進電機驅動器

在工業和消費電子應用中，步進電機驅動器扮演著至關重要的角色。德州儀器（TI）推出的 DRV8426 步進電機驅動器以其集成度高、性能優越的特點，吸引了眾多工程師的關注。今天，我們就來深入探討一下這款驅動器。

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產品概述

DRV8426 是一款專為雙極步進電機設計的集成電機驅動解決方案。它集成了兩個 N 通道功率 MOSFET H 橋、電流感測電阻和調節電路，以及一個微步進索引器，能夠支持 4.5 至 33V 的寬電源電壓范圍，提供高達 2.5A 峰值、1.5A 滿量程或 1.1A 均方根（rms）的輸出電流。

產品特性

集成電流感測功能

DRV8426 采用集成電流感測架構，無需兩個外部功率感測電阻，節省了 PCB 空間和系統成本，同時降低了功耗。通過電流鏡方法和內部功率 MOSFET 進行電流感測，消除了感測電阻上的功率損耗。電流調節設定點由 VREF 引腳的電壓調整。

微步進功能

支持高達 1/256 的微步進，顯著降低了可聽噪聲，實現了平滑的運動。內部微步進索引器可執行高精度微步進，無需外部控制器管理繞組電流水平。此外，除了標準的半步模式，還提供非圓形半步模式，可在較高電機轉速下提供更高的扭矩輸出。

智能調諧衰減技術

具備智能調諧衰減模式，包括智能調諧動態衰減和智能調諧紋波控制。智能調諧動態衰減可自動配置衰減模式，在慢、混合和快速衰減之間進行優化，動態調整混合衰減中快速衰減的百分比，以實現最低的紋波電流。智能調諧紋波控制通過設置電流谷值，實現更精確的電流調節，提高了電機效率和系統性能。

保護功能

提供全面的保護功能，包括 VM 欠壓鎖定（UVLO）、電荷泵欠壓（CPUV）、過流保護（OCP）和熱關斷（OTSD）。當檢測到故障時，nFAULT 引腳將拉低，指示故障狀態。

其他特性

• 支持 4.5 至 33V 的寬電源電壓范圍。
• 低導通電阻，在 24V、25°C 時，HS + LS 為 900mΩ。
• 可配置的關斷時間 PWM 斬波，提供 7μs、16μs、24μs 或 32μs 的選項。
• 支持 1.8V、3.3V、5.0V 的邏輯輸入。
• 低電流睡眠模式（2μA），節省功耗。
• 擴頻時鐘，降低電磁干擾（EMI）。
• 小封裝和小尺寸，節省 PCB 空間。

應用場景

DRV8426 適用于多種應用場景，包括打印機和掃描儀、3D 打印機、ATM 和貨幣處理機、紡織和縫紉機、舞臺照明設備、CCTV、安全和半球攝像機、辦公和家庭自動化、工廠自動化和機器人以及醫療應用等。

詳細設計

引腳配置和功能

DRV8426 提供兩種封裝：28 引腳的 HTSSOP 和 24 引腳的 VQFN。不同引腳具有不同的功能，如電源引腳、控制引腳、保護引腳等。例如，VREF 引腳用于設置滿量程輸出電流，STEP 和 DIR 引腳用于控制步進電機的方向和步數。

電氣特性

在推薦的工作條件下，DRV8426 具有一系列電氣特性。例如，睡眠模式下的電流僅為 2μA，喚醒時間為 0.8 - 1.2ms，內部調節器電壓在不同條件下具有不同的輸出值，電荷泵開關頻率為 360kHz 等。

功能模式

• 睡眠模式：當 nSLEEP 引腳為低電平時，進入低功耗睡眠模式，所有內部 MOSFET 禁用，電荷泵禁用。
• 禁用模式：ENABLE 引腳為低電平時，輸出驅動器處于高阻態。
• 工作模式：nSLEEP 引腳為高電平，ENABLE 引腳為 Hi - Z 或 1 時，進入工作模式。

應用設計

在典型應用中，需要考慮設計輸入參數，如電源電壓、電機繞組電阻、電感、微步進水平、目標電機速度等。通過合理設置這些參數，可以實現最佳的電機性能。例如，根據電機速度和微步進水平計算 STEP 引腳的輸入頻率，通過調整 VREF 引腳電壓來改變滿量程電流。

布局和電源建議

布局指南

• VM 引腳應使用低 ESR 陶瓷旁路電容（推薦值為 0.01μF）旁路到 PGND，并盡可能靠近引腳放置。
• VM 引腳還需使用大容量電容（如電解電容）旁路到 PGND。
• CPL 和 CPH 引腳之間應放置低 ESR 陶瓷電容（推薦值為 0.022μF）。
• VM 和 VCP 引腳之間應放置低 ESR 陶瓷電容（推薦值為 0.22μF，額定電壓為 16V）。
• DVDD 引腳應使用低 ESR 陶瓷電容（推薦值為 0.47μF，額定電壓為 6.3V）旁路到地。
• 散熱焊盤必須連接到系統地。

電源建議

DRV8426 設計用于 4.5 至 33V 的輸入電壓范圍。每個 VM 引腳應盡可能靠近器件放置一個額定電壓為 VM 的 0.01μF 陶瓷電容。此外，VM 上還應包含一個大容量電容。大容量電容的選擇需要考慮多種因素，如電機系統所需的最大電流、電源的電容和電流供應能力、電源與電機系統之間的寄生電感、可接受的電壓紋波等。

總結

DRV8426 步進電機驅動器以其豐富的功能和出色的性能，為工業和消費電子應用中的步進電機控制提供了一個優秀的解決方案。工程師在設計過程中，需要根據具體的應用需求，合理配置驅動器的參數，遵循布局和電源建議，以實現最佳的電機性能和系統穩定性。大家在使用 DRV8426 過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享交流。