MS35631描述

MS35631 是一款四通道 DMOS 全橋驅(qū)動(dòng)器，可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)或者四個(gè)直流電機(jī)。每個(gè)全橋的驅(qū)動(dòng)電流在 24V 電源下可以工作到1.2A。MS35631 集成了固定關(guān)斷時(shí)間的 PWM 電流校正器，以及一個(gè)2bit 的非線性 DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器），可以工作在全步進(jìn)，半步進(jìn)，四分之一步進(jìn)，正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)以及待機(jī)模式。PWM 電流校正器使用混合衰減模式，可以減小音頻電機(jī)噪聲，提高步進(jìn)精度以及降低功耗。芯片還內(nèi)置內(nèi)部同步整流控制電路以降低 PWM 工作時(shí)的功耗。

芯片集成的保護(hù)電路有熱關(guān)斷遲滯，低壓關(guān)斷保護(hù)(UVLO)以及翻轉(zhuǎn)電流保護(hù)，因此可以不需要特定的電源啟動(dòng)次序。

主要特點(diǎn)

?四通道全橋

?雙步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)

?大電流輸出

?3.3V 和 5V 邏輯

?同步整流

?內(nèi)置 UVLO

?過熱保護(hù)

?翻轉(zhuǎn)保護(hù)

?防堵轉(zhuǎn)

應(yīng)用

?安防監(jiān)控

?舞臺燈

?玩具

?機(jī)器人技術(shù)

?醫(yī)療設(shè)備

封裝圖

管腳圖

管腳說明圖

內(nèi)部框圖

電氣參數(shù)

功能描述

器件特性

MS35631 可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)或四個(gè)直流電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)加兩個(gè)直流電機(jī)。

輸出 H 全橋?yàn)樗膫€(gè) N 型 DMOS 驅(qū)動(dòng)管，受控于脈動(dòng)寬度調(diào)制電路(PWM)。每個(gè) H 全橋的輸出峰值電流由 Rsensex 和 Vrefx 共同決定。輸入腳包括 PHASEX，I0x，I1x。

內(nèi)部 PWM 電流控制原理

每個(gè) H 全橋帶有固定衰減時(shí)間的 PWM 電流控制電路，使得負(fù)載電流不超過設(shè)定值 ITRIP。初始時(shí)，H 橋?qū)堑囊粚υ绰?DMOS 驅(qū)動(dòng)管打開，電流流入電機(jī)和電路檢測 Rsense 電阻。當(dāng) Rsense 上的電壓等于 VREF 端口電壓的三分之一時(shí)，電流檢測比較器重置 PWM 鎖存器，關(guān)斷源端 DMOS 驅(qū)動(dòng)管。最大電流限制由 Rsense(Rs)電阻大小以及 VREF 端的電壓共同決定，最大電流公式如下：ITripMax=VREF /(3*Rs)

每個(gè)步進(jìn)電流限制 ITrip 都是最大電流限制 ITripMax 的百分比。步進(jìn)電流 ITrip 的計(jì)算公式：ITrip =(% ITripMax /100)* ITripMax其中% ITripMax 見步進(jìn)次序表。另外注意，應(yīng)用中 Rsense 上的最大電壓值不要超過±500mV。

固定關(guān)斷時(shí)間

內(nèi)部的 PWM 控制電路集成一固定時(shí)間脈沖來關(guān)斷驅(qū)動(dòng)器，關(guān)斷時(shí)間 toff 內(nèi)置為 9us。

無效時(shí)間

在內(nèi)部電路控制使得輸出發(fā)生變化時(shí)，此功能可以關(guān)斷輸出電流檢測比較器，以防止輸出誤檢測，比如說過沖電流，嵌位二極管的反向恢復(fù)電流，輸出電容引起的反向傳輸?shù)鹊?。無效時(shí)間設(shè)置為 1us。

控制邏輯

器件與控制器的通信通過標(biāo)準(zhǔn)的 I1，I0，PHASE 工業(yè)接口，通過控制，可以實(shí)現(xiàn)全，半與四分之一步長模式。每個(gè) H 橋設(shè)置了獨(dú)立的 VREF 腳，所以通過動(dòng)態(tài)地控制 VREF 腳，可以得到更高精度的步長控制。

電荷泵（CP1 與 CP2）

電荷泵電路產(chǎn)生一個(gè)比 VBB 高的電源來驅(qū)動(dòng) H 橋的源端 DMOS 管。應(yīng)用中由于充放電的需要，CP1 與 CP2 間需要接一個(gè) 0.1uF 的陶瓷電容。VCP 與 VBBx 之間也需要接一個(gè) 0.1uF 的陶瓷電容來存儲電荷。

保護(hù)功能

集成完備的保護(hù)功能，包括過溫保護(hù)，欠壓保護(hù)，過流保護(hù)。

MS35631 集成了過流保護(hù)功能，能夠檢測輸出對電源，對地，以及輸出間短路。當(dāng)檢測到短路時(shí)間超過 0.8us 時(shí)，芯片將輸出關(guān)閉，關(guān)閉 10ms 后，芯片會嘗試自動(dòng)重新開啟。

同步整流

當(dāng)內(nèi)部固定衰減時(shí)間電路觸發(fā)，PWM 關(guān)斷起作用時(shí)，負(fù)載電流會產(chǎn)生回流。MS35631 同步整流電路在電流衰落的過程中，會打開相應(yīng)的 DMOS 管，用 Rdson 電阻來短接寄生體二極管，可以有效降低功耗。當(dāng)檢測到零電流時(shí)，同步整流被關(guān)斷以防止負(fù)載電流反向。

混合衰減模式

H 橋工作在混合衰減模式；如下圖所示，當(dāng)電流達(dá)到限流值時(shí)，進(jìn)入快速衰減模式，持續(xù)時(shí)間為整個(gè)衰減模式的 30.1%(tFD)；然后系統(tǒng)進(jìn)入慢速衰減模式。在快衰減與慢衰減轉(zhuǎn)換期間，驅(qū)動(dòng)器會被關(guān)斷 600ns（死區(qū)時(shí)間），此設(shè)置可以有效防止橋穿通現(xiàn)象。如下圖 1 圖 2 所示，在死區(qū)時(shí)間，同步整流不再起作用，芯片只工作在快速和慢速衰減模式下。

步進(jìn)相序設(shè)置

典型應(yīng)用圖

直流電機(jī)控制

芯片集成四路 H 橋驅(qū)動(dòng)，毎路都設(shè)置了獨(dú)立的 PWM 電流控制電路，所以也可以驅(qū)動(dòng)四個(gè)直流電機(jī)。應(yīng)用中可以通過 VREF 腳設(shè)置最大電流，使用 PWM 信號控制 I0x，I1x，phasex 腳來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，待機(jī)。

版圖制作

印刷電路板需要使用厚地板。為了獲得更好的性能與散熱，MS35631 最好能直接焊接在板上。在 MS35631 的背面是金屬散熱片，直接焊在 PCB 外露板上可以將熱量發(fā)散到其他層。

版圖地線

為了減小地電位漂移問題，須在 PCB 板中靠近芯片的位置設(shè)置一個(gè)單點(diǎn)低阻的特殊地線。一般地，MS35631 的散熱片與 PCB 板的接觸地線位置是理想的特殊地線位置。

低阻的特殊地線可以有效防止地電平漂移和保證電源電壓的穩(wěn)定性。下圖是一個(gè)示意圖，說明如何在芯片的底部設(shè)置特殊的地線，既當(dāng)做低阻地接觸，同時(shí)接到散熱片。

SENSE 腳設(shè)置

Sense 腳電阻 RSx 必須通過一個(gè)低阻的通路到地線，因?yàn)?RSx 會流過大電流，并且產(chǎn)生精確的反饋電壓到 sense 比較器。長的地線會產(chǎn)生額外電阻，形成不確定的電壓降，降低 sense 比較器精度。

當(dāng)選擇 sense 電阻時(shí)，注意保證工作中 sense 腳的電壓不要超過正負(fù) 500mV。

審核編輯：湯梓紅