特征

能夠驅(qū)動雙極步進(jìn)電機(jī)的兩個繞組

電機(jī)或兩臺直流電機(jī)

每個繞組的輸出電流高達(dá)1.2A

電壓范圍廣：12V至40V

四象限電流控制，適用于

微步進(jìn)與直流電機(jī)控制

精確PWM控制

不需要再循環(huán)二極管

TTL/CMOS兼容輸入

交叉?zhèn)鲗?dǎo)保護(hù)

熱關(guān)機(jī)

說明

L6258E是一種雙全橋電機(jī)控制在BCD技術(shù)中實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用驅(qū)動雙極繞組的能力步進(jìn)電機(jī)或雙向控制兩個直流馬達(dá)。L6258E和一些外部部件形成a完整的控制和驅(qū)動電路。它有很高的高效相移斬波最低電流控制時的低電流紋波電平，使該設(shè)備成為步進(jìn)機(jī)的理想選擇以及直流電機(jī)。功率級是一個雙DMOS全橋能夠維持高達(dá)40V的電壓，包括電流二極管再循環(huán)輸出電流連續(xù)模式下每個繞組的容量為1.2A，峰值啟動電流高達(dá)1.5A.A熱保護(hù)電路禁用輸出如果芯片溫度超過安全限值

電氣特性

（VS=40V；VDD=5V；Tj=25°；除非另有規(guī)定。）

電氣特性（續(xù)）

（VS=40V；VDD=5V；Tj=25°；除非另有規(guī)定。）

1.斬波頻率是fosc值的兩倍。

2.除禁用輸入外，所有邏輯輸入都是這樣。

功能描述

該電路用于驅(qū)動雙極步進(jìn)電機(jī)或兩個直流電機(jī)的兩個繞組。電流控制通過開關(guān)模式調(diào)節(jié)產(chǎn)生。在這個系統(tǒng)中，負(fù)載電流的方向和振幅取決于電流控制回路的兩個輸出之間的相位和占空比關(guān)系。L6258E功率級是由橋配置的動力DMO組成的如圖4所示，其中橋輸出OUT_A和OUT_B通過輸入端的高電平輸入端和輸入端的高電平被驅(qū)動至接地端，而相同的輸入。零電流條件是通過利用μA和中的信號驅(qū)動兩個半橋得到的在同相位，占空比為50%的情況下。在這種情況下，兩個半橋的輸出在電源之間連續(xù)切換電源（Vs）和接地，但保持負(fù)載之間的壓差等于零。圖4顯示了這兩個輸出的時序圖和負(fù)載電流工作條件。

接下來，我們考慮正電流流入負(fù)載的方向是從a出口當(dāng)我們認(rèn)為流入負(fù)載的電流為負(fù)時從外到外。現(xiàn)在只需增加IN峎A信號的占空比，減小IN峎B的占空比信號我們把正電流輸入負(fù)載。這樣，兩個輸出不同相，電流可以通過由T1和T4組成的對角線電橋，當(dāng)輸出端被驅(qū)動到Vs和輸出端時當(dāng)電流再循環(huán)到當(dāng)兩個輸出均為Vs和電流再循環(huán)時，通過T1和T2的電橋當(dāng)兩個輸出都連接到接地。由于施加在再循環(huán)負(fù)載上的電壓很低，由此產(chǎn)生的電流放電時間常數(shù)大于當(dāng)前充電時間常數(shù)電流通過T1和T4形成的斜橋流入負(fù)載。就這樣負(fù)載電流為正，平均振幅取決于兩個驅(qū)動信號的占空比。圖4所示為正負(fù)載電流情況下的時序圖相反，如果我們想驅(qū)動負(fù)電流進(jìn)入負(fù)載就必須降低輸入A信號的占空比，并增加輸入B信號的占空比。就這樣我們得到了兩個輸出之間的相移，以便電流流入當(dāng)輸出端被驅(qū)動到地面時，T2和T3形成的對角線電橋輸出輸出被驅(qū)動到Vs，而我們將有相同的電流再循環(huán)條件前一種情況下，兩個輸出都驅(qū)動到Vs或接地。所以，在這種情況下，負(fù)載電流總是負(fù)的，平均振幅總是取決于兩個驅(qū)動信號的占空比差異。圖4所示為負(fù)負(fù)載電流情況下的時序圖。圖5顯示了整個電流控制回路的裝置框圖。

參考電壓

施加在VREF引腳上的電壓是內(nèi)部DAC的參考電壓，與感應(yīng)電阻值，根據(jù)以下關(guān)系：

式中，Rs=感測電阻值

輸入邏輯（I0-I1-I2-I3）

根據(jù)下表選擇電機(jī)繞組中的電流電平：

電流控制回路

電流控制回路是一個工作在PWM模式下的跨導(dǎo)放大器。電機(jī)電流是已編程的DAC電壓的函數(shù)。為了控制輸出電流，電流控制調(diào)節(jié)兩個輸出OUT U A和OUT U B，一個感測電阻器Rs與電機(jī)繞組，以便產(chǎn)生一個電壓反饋與編程值比較DAC的電壓。兩個輸出的占空比調(diào)制是通過比較誤差放大器的輸出，帶有兩個三角波基準(zhǔn)。為了使用前面解釋的占空比調(diào)制驅(qū)動輸出電橋驅(qū)動每個輸出（OUTA和OUTB）的信號是通過使用這兩種方式產(chǎn)生的比較器有兩個三角形波信號作為參考，Tri_0和Tri_180相同振幅，相同的平均值（在我們的情況下是Vr），但每個相位偏移180°其他。兩個三角波參考分別應(yīng)用于第一個三角形波的輸入比較器和第二比較器的非反相輸入端。比較器的另外兩個輸入端連接到誤差放大器輸出端由編程的DAC之間的差異產(chǎn)生的電壓。重置圖6顯示了上述信號之間的比較。

在VDAC等于零的情況下，跨導(dǎo)回路在Vr值處平衡，所以兩個比較器的輸出是具有相同相位和50%占空比的信號循環(huán)。正如我們已經(jīng)提到的，在這種情況下，OUT_A和OUT_B的兩個輸出是同時從Vs驅(qū)動到接地；以及通過負(fù)載的差分電壓外殼為零，電機(jī)繞組中無電流流動。

在VDAC上有正差分電壓（見圖5），跨導(dǎo)回路將正面不平衡尊重虛擬現(xiàn)實(shí)。在這種情況下，誤差放大器的輸出電壓大于Vr，則第一個輸出比較器是一個占空比大于50%的方波第二個比較器是占空比小于50%的方波。在兩個比較器的輸出端獲得的占空比變化是相同的，但是對于50%的水平，一個是正的，另一個是負(fù)的。在這種情況下產(chǎn)生的兩個驅(qū)動信號以這樣的方式驅(qū)動兩個輸出開關(guān)電流從OUT U A流過電機(jī)繞組，然后流向OUT帴B。對于負(fù)差分電壓VDAC，跨導(dǎo)回路將是負(fù)的不平衡受尊重的虛擬現(xiàn)實(shí)。在這種情況下，第一比較器的輸出是占空比小于50%，而第二個比較器的輸出是占空比更高的方波超過50%。在兩個比較器的輸出端獲得的占空比變化總是相同的。在這種情況下產(chǎn)生的兩個驅(qū)動信號驅(qū)動兩個輸出，以便把電流從U繞組輸出到電機(jī)。

電流控制回路補(bǔ)償

為了有一個靈活的系統(tǒng)能夠驅(qū)動具有不同電氣特性的電機(jī)，誤差放大器的非反相輸入和輸出可用。在這些引腳上連接一個外部RC補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，可以調(diào)整電流控制回路的增益和帶寬

開環(huán)傳遞函數(shù)分析

框圖：見圖5。

輸入?yún)?shù)：

VS=24伏

LL=12小時

RL=12ΩRS=0.33ΩRC=待計算

CC=待計算

Gs跨導(dǎo)增益=1/Rb

Gin跨導(dǎo)增益=1/Ra

振幅。Tria_0_180參考值=1.6V（峰-峰）

Ra=40KΩRb=20KΩVr=內(nèi)部參考值等于VDD/2（典型值。2.5伏）

這些數(shù)據(jù)指的是一個典型的應(yīng)用程序，并將在分析過程中用作示例電流控制回路的穩(wěn)定性。方框圖顯示了L6258E內(nèi)部電流控制回路的示意圖輸入電壓為PWM工作模式VDAC，兩個變量之間的關(guān)系由下式給出：

VDAC是定義負(fù)載電流值的控制電壓

Gin是輸入跨導(dǎo)放大器的增益（1/Ra）

Gs是感測跨導(dǎo)放大器的增益（1/Rb）

Rs是串聯(lián)到輸出端以檢測負(fù)載電流的電阻在此配置中，輸入電壓與來自感應(yīng)電阻，然后這兩個信號之間的差被誤差放大放大器，以獲得控制輸出級占空比的誤差信號控制負(fù)載電流。很明顯，要有良好的電流控制回路，誤差放大器必須有高直流增益和大帶寬。

增益和帶寬必須根據(jù)應(yīng)用程序的許多參數(shù)進(jìn)行選擇，例如負(fù)載、電源等的特性，最重要的是穩(wěn)定性必須始終得到保證的系統(tǒng)。有一個非常靈活的系統(tǒng)，并有可能使系統(tǒng)適應(yīng)任何應(yīng)用中，誤差放大器必須使用連接的RC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行補(bǔ)償輸出和負(fù)輸入之間相同。為了評估系統(tǒng)的穩(wěn)定性，我們必須考慮電流控制回路：Aloop=ACER·ACpw·A負(fù)載·ACsense是指誤差、功率和感測放大器加上的塊的增益負(fù)載塊的衰減。用dB表示的相同公式可以這樣寫：AloopdB=ACERDB+ACpwdB+A負(fù)載數(shù)據(jù)庫+ACsensedB現(xiàn)在我們可以開始分析每個單獨(dú)塊體的動態(tài)特性特別注意誤差放大器。

功率放大器

功率放大器不是線性放大器，而是在PWM模式下驅(qū)動輸出的電路全橋配置階段。輸出占空比變化通過比較誤差電壓得到放大器和兩個三角波參考Tri-0和Tri-U180。因?yàn)樗械碾娏骺刂苹芈肥菂⒖糣r參考，結(jié)果是當(dāng)輸出電壓誤差放大器等于Vr電壓，兩個輸出輸出端A和輸出端B具有相同的電壓相位和占空比為50%；將誤差放大器的輸出電壓提高到Vr電壓下，Out U A的占空比增加，Out U B的占空比減小相同的百分比；相反地，將誤差放大器的電壓降低到Vr電壓、Out廑U A的占空比降低，Out廑B的占空比降低同樣百分比的增長。

該塊的增益由兩個三角波參考的振幅定義；更精確地說，功率放大器塊的增益是兩個參考信號的振幅。實(shí)際上，誤差放大器輸出電壓的變化會產(chǎn)生更大的占空比變化當(dāng)兩個三角形的振幅較低時，兩個輸出輸出的周期波浪參考。當(dāng)輸入電壓等于振幅時，占空比的最大值為100%在兩個三角參照系中。該模塊的傳遞函數(shù)包括輸出占空比與三角形參考的振幅。

此外，將Tri_0和Tri_180作為一個三角形，很明顯該塊的傳遞函數(shù)是一個無極點(diǎn)和零的線性恒定增益。

負(fù)載衰減

負(fù)載塊由電機(jī)繞組的等效電路（電阻和電感）加上感應(yīng)電阻。我們將在下一章中考慮電機(jī)的Bemf電壓的影響。這個模塊的輸入是功率放大器的PWM電壓，作為輸出，我們有電流流入電機(jī)繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電阻上的電壓。這兩個變量之間的關(guān)系是：

RL=電機(jī)繞組的等效電阻

RS=感測電阻器

由于電動機(jī)LL的電感，負(fù)載有一個極，頻率為：

在分析誤差放大器模塊和感測跨導(dǎo)模塊之前，我們必須考慮一下：

AloopdB=AxdB+BxdB

Ax | dB=ACpw | dB+A負(fù)載| dB

和Bx | dB=ACerr | dB+ACsense | dB

這意味著Ax | dB是功率放大器和負(fù)載塊的總和；最大分貝=（29,5）+（-31.4）=-1.9分貝Ax傳遞函數(shù)的BODE分析為：

Ax | dB函數(shù)的Bode圖顯示了-1.9dB的直流增益和163Hz的極點(diǎn)。現(xiàn)在很明顯（由于Ax函數(shù)的負(fù)增益），Bx函數(shù)必須具有一個高的直流增益，以增加總開環(huán)增益增加帶寬。

誤差放大器和感測放大器

如前所述，這兩個塊的增益為：BxdB=ACerrdB+ACsensedB作為Bx塊和誤差放大器輸入端的感測電阻之間的電壓電壓輸出相同，電壓增益由以下公式得出：

申請信息

典型的應(yīng)用電路如圖11所示。

注：為了避免電流尖峰在下降沿禁用一個“直流反饋”將被添加到誤差放大器。圖11（R1-11）。

干擾

由于電路采用開關(guān)模式電流調(diào)節(jié)，以降低接線電感的影響一個好的電容器（100nF）可以放在板附近電源線（針腳13、31）和電源接地（針腳）之間的包裝1,36,18,19）吸收少量的感應(yīng)能量。需要注意的是，除了電解液外，通常還需要這種電容器在高頻下性能較差的電容器，通常位于組件，在電源電壓（針腳13、31）和電源接地（針腳1、36、18、19）之間在快速電流衰減或相位期間有電流再循環(huán)路徑改變。該電容器的量程值在幾μF到100μF之間，必須選擇取決于電機(jī)電感和負(fù)載電流幅值等應(yīng)用參數(shù)。在邏輯電源和接地之間還建議使用100nF的去耦電容器。EA_IN1和EA_IN2引腳執(zhí)行高阻抗線路，必須注意避免信號上的耦合噪聲。建議將組件連接到這個引腳靠近L6258E，用地面軌道包圍它們，并盡可能遠(yuǎn)地保持設(shè)備可能的快速切換輸出。還記得在在電源啟動/關(guān)閉期間，避免輸出電流峰值。無感電阻是實(shí)現(xiàn)傳感的最佳方式。不管這是不是有可能，一些相同值的金屬膜電阻器可以并聯(lián)。用于感應(yīng)繞組電機(jī)電流的兩個輸入端（感應(yīng)A和感應(yīng)B）應(yīng)直接連接到感測電阻器Rs端子上，并在Rs和兩個感應(yīng)輸入應(yīng)盡可能短。

注：將禁用引腳連接到低阻抗（<300Ω）電壓源，以降低at使OUT1A（引腳5）電容耦合對輸出電流的干擾最小和禁用（引腳6）

電機(jī)選擇

有些步進(jìn)電機(jī)的鐵心損耗很高，不適合開關(guān)模式現(xiàn)行法規(guī)。此外，有些步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計不是連續(xù)的在最大電流下運(yùn)行。因?yàn)殡娐房梢则?qū)動恒定電流通過電機(jī)，在低速和高速運(yùn)行時，其溫度可能超過。

未使用的輸入

未使用的輸入應(yīng)連接到適當(dāng)?shù)碾妷核剑垣@得最高抗擾度

PCB設(shè)計注意事項(xiàng)

我們建議遵守以下布局規(guī)則，以避免接地和異常再循環(huán)電流。電源和邏輯電源的旁路電容器必須盡可能靠近IC。在PCB板上分離邏輯和電源接地以及內(nèi)部電荷泵電路接地，避免邏輯信號的接地痕跡穿過地面電源信號的痕跡。因?yàn)榧呻娐钒央娐钒逵米魃崞徙~片的面積必須在符合香港電臺amb的要求值。

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