Плата драйвера крокового двигуна DRV8834 для низьковольтних двигунів, TI, 2,5-10,8 В, до 2 А, 6 дозволів кроку, захист від

DRV8834 Низьковольтний драйвер крокового двигуна

Цей продукт є платою-носіїм або платою відключення для драйвера крокового двигуна низької напруги TI DRV8834; Тому ми рекомендуємо уважно прочитати специфікацію DRV8834 (2 МБ у форматі pdf) перед використанням цього продукту. Цей драйвер крокового двигуна дозволяє керувати одним біполярним кроковим двигуном із вихідним струмом до 2 А на котушку (див.Розсіювання потужностірозділ нижче для отримання додаткової інформації). Ось деякі з ключових функцій драйвера:

• Простий інтерфейс керування кроками та напрямками
• Шість різних роздільних здатностей: повний крок, півкроку, 1/4 кроку, 1/8 кроку, 1/16 кроку та 1/32 кроку
• Регульоване керування струмом дозволяє встановлювати максимальний вихідний струм за допомогою потенціометра, що дозволяє використовувати напруги, що перевищують номінальну напругу крокового двигуна, щоб досягти вищої швидкості кроку
• Інтелектуальне керування подрібненням, яке автоматично вибирає правильний поточний режим розкладання (швидке розкладання або повільне розкладання)
• Діапазон напруг живлення 2,5-10,8 В
• Вбудований регулятор (зовнішнє джерело логічної напруги не потрібне)
• Може підключатися безпосередньо до систем 3,3 В і 5 В
• Теплове відключення при перегріві, відключення від перевантаження по струму та блокування від низької напруги
• Захист від короткого замикання на землю, джерела живлення та короткого замикання навантаження
• 4-шарова мідна друкована плата 2 унції для покращеного відведення тепла
• Відкрита паяна земляна площадка під мікросхемою драйвера в нижній частині друкованої плати
• Розмір модуля, цоколевка та інтерфейс збігаються з нашими носіями драйверів крокового двигуна A4988 у більшості аспектів (див. нижню частину цієї сторінки для отримання додаткової інформації)

Цей виріб постачається з усіма компонентами для поверхневого монтажу, включаючи мікросхему драйвера DRV8834, встановлену, як показано на зображенні продукту.

Для альтернативних, сумісних з контактами драйверів крокових двигунів, які працюють з вищою напругою живлення двигуна, розгляньте наш носій DRV8825, держатель DRV8824 і носій A4988 (також доступний у Black Edition і версії з регуляторами напруги).

Деякі уніполярні крокові двигуни (наприклад, з шістьма або вісьмома виводами) можуть керуватися цим драйвером як біполярні крокові двигуни. Для отримання додаткової інформації перегляньте розділ поширених запитань. Уніполярні двигуни з п'ятьма виводамине можнавикористовувати з цим драйвером.

Обладнання в комплекті

Носій драйвера крокового двигуна DRV8834 постачається з одним 1×16-контактним відокремлюваним роз’ємом 0,1 дюйма. Роз’єми можна припаяти для використання з макетними платами без пайки або гніздовими роз’ємами 0,1 дюйма. Ви також можете припаяти проводи двигуна та інші з’єднання безпосередньо до плати.

Використання драйвера

Мінімальна схема підключення мікроконтролера до драйвера крокового двигуна DRV8834 (режим 1/4 кроку).

Силові підключення

Драйверу потрібна напруга живлення двигуна 2,5-10,8 В для підключення до VMOT і GND. Це джерело живлення повинно мати відповідні розв’язувальні конденсатори поблизу плати, і воно повинно бути здатним забезпечувати очікуваний струм крокового двигуна.

УВАГА:Ця несуча плата використовує керамічні конденсатори з низьким ESR, що робить її чутливою до руйнівних стрибків напруги LC, особливо при використанні проводів живлення довжиною більше кількох дюймів. За відповідних умов ці стрибки можуть перевищувати максимальну номінальну напругу 11,8 В для DRV8834 і остаточно пошкодити плату, навіть якщо напруга живлення двигуна становить лише 9 В. Один із способів захистити драйвер від таких стрибків — підключити великий (принаймні 47 мкФ) електролітичний конденсатор до живлення двигуна (VMOT) і заземлити десь поблизу плати.

З'єднання двигуна

Чотири-, шести- та восьмипровідні крокові двигуни можуть керуватися DRV8834, якщо вони правильно підключені; Відповідь на поширені запитання детально пояснює правильну проводку.

УВАГА:Підключення або відключення крокового двигуна під час живлення драйвера може пошкодити драйвер. (Більш загально, перестановлення будь-чого, коли воно живиться, викликає проблеми.)

Розмір кроку (та мікрокроку).

Крокові двигуни зазвичай мають специфікацію розміру кроку (наприклад, 1,8° або 200 кроків на оберт), яка застосовується до повних кроків. Мікрокроковий драйвер, такий як DRV8834, забезпечує більш високу роздільну здатність, дозволяючи розташування проміжних кроків, які досягаються шляхом живлення котушок проміжними рівнями струму. Наприклад, керування двигуном у чвертькроковому режимі дасть двигуну 200 кроків на оберт 800 мікрокроків на оберт за допомогою чотирьох різних рівнів струму.

Вхід селектора роздільної здатності (розміру кроку) (M0 і M1) дозволяє вибрати з шести ступенів роздільної здатності відповідно до таблиці нижче. M0 є плаваючим за замовчуванням, тоді як M1 має внутрішній 200 k? висхідний резистор, тому, якщо залишити ці два мікрокрокові контакти вибору від’єднаними, це призведе до 1/4-крокового режиму. Щоб мікрокрокові режими працювали правильно, обмеження струму має бути встановлено достатньо низьким (див. нижче), щоб увімкнулося обмеження струму. В іншому випадку проміжні рівні струму не підтримуватимуться належним чином, і двигун пропускатиме мікрокроки.

Керуючі входи

Кожен імпульс на вході STEP відповідає одному мікрокроку крокового двигуна в напрямку, вибраному контактом DIR. Обидва ці входи за замовчуванням мають низький рівень через внутрішні 200 k? висувні резистори. Якщо ви бажаєте лише обертання в одному напрямку, ви можете залишити DIR відключеним.

Мікросхема має два різні входи для керування станом живлення:СПАТИіENBL. Докладніше про ці режими живлення див. у таблиці даних. Зверніть увагу, що водій тягнеСПАТИpin низький через внутрішній 500 k? висувний резистор, і він тягнеENBLpin низький через внутрішній 200 k? тяговий резистор. За замовчуваннямСПАТИстан перешкоджає роботі драйвера; цей висновок має бути високим, щоб увімкнути драйвер (його можна підключити безпосередньо до логічної “високої” напруги від 2,5 до 5,5 В, або ним можна динамічно керувати, підключивши його до цифрового виходу MCU). Стандартний станENBLпін призначений для ввімкнення драйвера, тому цей пін можна залишити відключеним.

Схема виводів nSLEEP і nFAULT на носіях DRV8824/DRV8825/DRV8834.

DRV8834 також має aПОМИЛКАвихід, який знижує рівень кожного разу, коли польовий транзистор Н-мост вимикається в результаті захисту від перевантаження по струму або теплового відключення, або коли блокування низької напруги відключає мікросхему. Несуча плата з’єднує цей контакт ізСПАТИконтакт через резистор 10k, який діє як aПОМИЛКАпідтягніть qwertyСПАТИзовні тримається високо, тому зовнішнє підтягування не потрібнеПОМИЛКАшпилька. Зауважте, що носій містить захисний резистор 1,5 кОм, включений послідовно зПОМИЛКАконтакт, що дозволяє безпечно підключати цей контакт безпосередньо до логічного джерела напруги, як це може статися, якщо ви використовуєте цю плату в системі, розробленій для носія A4988, сумісного з контактами. У такій системі резистор 10 кОм міжСПАТИіПОМИЛКАтоді діятиме як підтягування дляСПАТИ, що робить носій DRV8834 більш прямою заміною для A4988 у таких системах (A4988 має внутрішнє підтягування на своємуСПАТИшпилька). Щоб не допустити знищення несправностейСПАТИбудь-який зовнішній підтягуючий резистор, який ви додаєте доСПАТИпін-вхід не повинен перевищувати 4,7 Кб.

Додаткові штифтові перемички

Вивід CONFIG на DRV8834 можна використовувати для вибору між режимом індексатора за замовчуванням, який призначений для керування кроковими двигунами, та режимом альтернативної фази/включення, який можна використовувати для керування двома щітковими двигунами постійного струму. Він недоступний за замовчуванням (щоб уникнути конфліктів під час використання носія DRV8834 як заміни інших наших носіїв драйвера крокового двигуна), але його можна під’єднати до контакту з позначкою “(CFG)” шляхом перемикання перемички для поверхневого монтажу, зазначеної на малюнку нижче. Другу перемичку можна перемкнути, щоб зробити опорну напругу обмеження струму доступною на контакті з позначкою “(REF)”.

Обмеження струму

Щоб досягти високої швидкості кроку, живлення двигуна зазвичай вище, ніж це було б допустимо без активного обмеження струму. Наприклад, типовий кроковий двигун може мати максимальний номінальний струм 1 А з 5? опір котушки, що вказує на максимальну напругу живлення двигуна 5 В. Використання такого двигуна з 9 В дозволило б вищі швидкості кроку, але струм необхідно активно обмежувати до 1 А, щоб запобігти пошкодженню двигуна.

DRV8834 підтримує таке активне обмеження струму, і потенціометр тримера на платі може бути використаний для встановлення обмеження струму. Зазвичай ви хочете встановити обмеження струму драйвера на рівні або нижче номінального струму крокового двигуна. Один із способів встановити обмеження струму — перевести драйвер у повнокроковий режим і виміряти струм, що проходить через одну котушку двигуна, без тактування входу STEP. Виміряний струм становитиме 0,7 обмеження струму (оскільки обидві котушки завжди ввімкнені та обмежені приблизно 70% налаштування обмеження струму в повнокроковому режимі).

Інший спосіб встановити обмеження струму - виміряти напругу на “ref” і обчислити результуюче обмеження струму (резистори вимірювання струму є0,100 ?). Напруга опорного контакту доступна через отвір, обведений у нижній частині друкованої плати, або на контакті з позначкою “(REF)” якщо підключено відповідну перемичку для поверхневого монтажу (див. вище). Обмеження струму відноситься до еталонної напруги таким чином:

Обмеження струму = VREF × 2

Так, наприклад, якщо у вас є кроковий двигун на 1 А, ви можете встановити обмеження струму на 1 А, встановивши опорну напругу на 0,5 В.

Примітка:Струм котушки може сильно відрізнятися від струму джерела живлення, тому ви повиннінівикористовуйте струм, виміряний на джерелі живлення, щоб встановити обмеження струму. Відповідне місце для розміщення лічильника струму - це послідовне з’єднання з однією з котушок крокового двигуна.

Розсіювання потужності

Інтегральна схема драйвера DRV8834 має максимальний безперервний номінальний струм 1,5 А на котушку, і в наших тестах ця плата-носій була здатна забезпечувати номінальний струм протягом багатьох хвилин без додаткового охолодження. DRV8834 може підтримувати пікові струми до 2,2 А на котушку, але його захист від надструму може спрацьовувати при струмах до 2 А, і фактичний струм, який ви можете забезпечити, залежить від того, наскільки добре ви можете підтримувати IC в охолодженому стані. Друкована плата носія призначена для відведення тепла від мікросхеми, але для забезпечення понад приблизно 1,5 А на котушку потрібен радіатор або інший метод охолодження.

Цей продукт можна отриматигарячийдостатньо, щоб спалити вас задовго до того, як чіп перегріється. Будьте обережні під час поводження з цим продуктом та іншими компонентами, пов’язаними з ним.

Зауважте, що вимірювання споживаного струму джерела живлення, як правило, не забезпечить точного вимірювання струму котушки.Оскільки вхідна напруга драйвера може бути значно вищою за напругу котушки, виміряний струм джерела живлення може бути трохи нижчим за струм котушки (драйвер і котушка в основному діють як імпульсний понижуючий джерело живлення). Крім того, якщо напруга живлення дуже висока порівняно з тією, яка потрібна двигуну для досягнення встановленого струму, робочий цикл буде дуже низьким, що також призводить до значних відмінностей між середнім і середньоквадратичним струмами. Крім того, зверніть увагу, що струм котушки є функцією встановленого обмеження струму, але це не обов’язковорівніналаштування поточного обмеження. Фактичний струм через кожну котушку змінюється з кожним мікрокроком. Для отримання додаткової інформації див. таблицю даних DRV8834.

Принципова схема

Принципова схема драйвера низьковольтного крокового двигуна DRV8834.

Ця схема також доступна у форматі PDF (105k pdf), який можна завантажити.

Ключові відмінності між DRV8834 і A4988

Носій DRV8834 був розроблений, щоб бути максимально схожим на наші держателі драйвера крокового двигуна A4988, і його можна використовувати як заміну для держака A4988 у багатьох додатках, оскільки він має той самий розмір, цоколевку та загальний інтерфейс керування. Однак між цими двома модулями є кілька відмінностей, на які слід звернути увагу:

Носій драйвера низьковольтного крокового двигуна DRV8834.

Носій драйвера крокового двигуна A4988, Black Edition

• Вивід, який використовується для подачі логічної напруги на A4988, використовується як DRV8834.ПОМИЛКАвихід, оскільки DRV8834 не вимагає логічного живлення (а A4988 не має виходу несправності). Зауважте, що безпечно підключатиПОМИЛКАконтакт безпосередньо до логічного джерела (існує резистор 1,5 кОм між виходом IC і штифтом для його захисту), тому модуль DRV8834 можна використовувати в системах, розроблених для A4988, які направляють логічне живлення на цей контакт.
• TheСПАТИштифт на DRV8834 за замовчуванням не витягнутий, як на A4988, але плата підключає його доПОМИЛКАконтакт через резистор 10k. Таким чином, системи, призначені для A4988, направляють логічне живлення доПОМИЛКАpin ефективно матиме підтягування на 10k наСПАТИшпилька.
• Потенціометр обмеження струму знаходиться в іншому місці.
• Співвідношення між налаштуванням обмеження струму та опорною напругою на контакті інше.
• DRV8834 пропонує мікрокроковий крок 1/32; A4988 знижується лише до 1/16 кроку.
• DRV8834 має лише два контакти для налаштування мікрокрокового режиму; A4988 має три. Таблиця вибору кроків відрізняється між DRV8834 і A4988 для всіх мікрокрокових роздільних здатностей, крім повнокрокового та напівкрокового режиму. На DRV8834 висновок M0 потрібно залишити в плаваючому (високоімпедансному) стані, щоб вибрати деякі з мікрокрокових режимів. Режим мікрокроку за замовчуванням на DRV8834 становить 1/4 кроку, тоді як режим мікрокроку за замовчуванням на A4988 є повним кроком.
• DRV8834 не маєСКИДАННЯвведення.
• Виводи на носії DRV8834, що відповідають MS3 і A4988 носіїСКИДАННЯза замовчуванням контакти від’єднані. Якщо електрична сумісність із носієм A4988 не викликає занепокоєння, два різні сигнали (CONFIG і VREF) на носієві DRV8834 можна під’єднати до цих контактів за допомогою перемичок для поверхневого монтажу (описано в розділі “Додаткові контактні перемички” вище).
• Вимоги щодо часу щодо мінімальної тривалості імпульсу на виводі STEP відрізняються для двох драйверів. З DRV8834 високий і низький STEP-імпульси повинні бути не менше 1,9 мкс; вони можуть бути коротшими, ніж 1 нас при використанні A4988.
• DRV8834 підтримує нижчу напругу живлення, ніж A4988, але його максимальна напруга живлення також нижча (2,5–10,8 В проти 8–35 В).
• DRV8834 може видавати більший струм, ніж A4988, без додаткового охолодження (на основі наших повних тестів: 1,5 А на котушку для DRV8834 проти 1,2 А на котушку для A4988 Black Edition і 1 А на котушку для оригінального носія A4988).
• DRV8834 використовує іншу угоду про найменування виходів крокового двигуна, але вони функціонально такі ж, як і відповідні контакти на носії A4988, тому однакові підключення до обох драйверів призводять до однакової поведінки крокового двигуна. На обох платах перша частина етикетки ідентифікує котушку (тому у вас є котушки «A» і «B» на DRV8834 і котушки «1» і «2» на A4988).
• Для тих, хто використовує чутливі до кольору додатки, зауважте, що носій DRV8834 білий.

Підсумовуючи, носій DRV8834 достатньо схожий на наші носії A4988, тому мінімальна схема підключення для A4988 є дійсним альтернативним способом підключення DRV8834 до мікроконтролера:

Альтернативна мінімальна схема підключення мікроконтролера до драйвера крокового двигуна DRV8834 (1/4-кроковий режим).