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MS41929——双通道超低噪声 256 细分微步进低压电机驱动

王子文 来源:jf_30348363 作者:jf_30348363 2024-10-31 17:47 次阅读

产品简述

MS41929 是一款双通道 5V 低压步进电机驱动芯片,通过

具有电流细分的电压驱动方式以及扭矩纹波修正技术,实现了

超低噪声微步进驱动。

芯片另外内置一个直流电机驱动器,上下开关的电阻之和

低至 1.1Ω。

MS41929 内置了晶振放大模块,可以使用无源晶振。

wKgaoWcjSHKAXYO9AABFXcKzW8s500.png

主要特点

◼电压驱动方式,256 细分微步进驱动电路(两通道)

◼每个 H 桥最大驱动电流±0.5A

◼四线串行总线通信控制马达

◼内置双路 LED 驱动(开漏输出)

◼内置直流电机驱动,最大驱动电流±0.5A

◼无源晶振

◼QFN32 封装(带散热片)

应用

机器人、精密工业设备

◼摄像机

◼监控摄像机

产品规格分类

wKgZomcjSLOAJECVAAAlPjyg8ZI956.png

管脚图

wKgZomcjSM2Af_uqAAD0jv_in40860.png

管脚说明

wKgaoWcjSP2AMix8AAHTI4irzRk592.png

内部框图

wKgZoWcjSRCAA6Q3AAEElz55sY4100.png

极限参数

绝对最大额定值

芯片使用中,任何超过极限参数的应用方式会对器件造成永久的损坏,芯片长时间处于极限工作

状态可能会影响器件的可靠性。极限参数只是由一系列极端测试得出,并不代表芯片可以正常工作在

此极限条件下。

wKgZoWcjTDuAHRxqAADOLPmMKkM370.png

注:1. 绝对最大额定值,是指在容损范围内使用的场合。

2. 容损值,是指在 TA= 85°C 时封装单体的值。实际使用时,希望在参考技术资料和 PD- TA特性图的基础上,

依据电源电压、负荷、环境温度条件,进行不超过容损值的散热设计。

3. 容损值、工作环境温度以及存储温度的项目以外,所有温度为 TA= 25°。

4. 输入电压(DVDD + 0.3)不可超过 4.0V。

wKgaoWcjTGSAUphLAABFNSHIwcQ473.png

端子容许电流电压范围

注:1. 容许端子电流电压范围,是指不被破坏的限界范围,不保证实际工作状态。

2. 额定电压值,是指对 GND 的各端子的电压。GND 是指 GNDD,MGNDA,MGNDB,GND5 的电压。另外,

GND = GNDD = MGNDA = MGNDB=GND5。

3. 3V 电源,是指 DVDD 的电压。

4. 在下面没有记述的端子以外,严禁从外界输入电压和电流。

5. 关于电流,“+”表示流向 IC 的电流,“-”表示从 IC 流出的电流。

wKgZomcjTIiAZuChAADsQzKnWZo598.png

电气参数

MVCCx =VDD5= 5V, DVDD =3.3V。没有特别规定,环境温度为TA= 25°C ±2°C。

wKgZoWcjTPCAa05kAAIosHoKNgk850.png

如有需求请联系——三亚微科技 王子文(16620966594)

wKgZoWcjTQOACW7AAAKc3wyNHmg260.png

wKgaoWcjTRKAF4lhAAC49qiMSqk139.png

功能描述

1. 串行接口

wKgZoWcjTfWAYOTdAAFdUYK4cmw962.png

电气参数(设计参考值)

VDD5=MVCCx =5V, DVDD = 3.3V。

注意:没有特别规定,环境温度为 TA= 25°C ±2°C。本特性为设计参考值,仅供参考。

1.1 串行口输入

wKgZomcjTiSANWuoAAD1UdsXRPM840.png

1. 数据转换在 CS 的上升沿开始,在 CS 的下降沿停止。

2. 一次转换的数据流单位是 24 位。

3. 从 SIN 引脚输入地址和数据时,在 CS = 1 的条件下,时钟信号 SCK 保持一致。

4. 在 SCK 信号的上升沿,数据被打入 IC。同时,数据输出时,在 SOUT 引脚读出(数据在 SCK 的上升

沿输出)。

5. 当 CS=0 时,SOUT 输出高阻态。并且当 CS=1 时,输出“0”除非有数据读出。

6. 当 CS=0 时,复位整个串行接口控制。

1.2 数据格式

wKgZomcjTxOAEt3lAAA_cmV-lTQ985.png

C0:寄存器读写选择: 0:写模式;1:读模式

C1:不使用

A5A0:寄存器地址

D15D0:写入寄存器的数据

1.3 寄存器分布图

wKgaomcjTymAcyGrAAFXkT0_1yY458.png

wKgaomcjTziAduJ5AAKtFI0Khes200.png

1.5 寄存器建立时刻

wKgaomcjT1WAanHHAAFxzo6nuHE789.png

wKgZoWcjT2GAKL3sAACI6oZorGc985.png

* 0→1:起作用于DT1;1→0:起作用于DT2x。

原则上来说,用于细分步进的寄存器的建立,应该在起始点延时的这段时间段内执行完(参考第

14页图)。在起始点延时这段时间外,写入的数据也能被存入寄存器。然而,如果写操作在刷新时间

后继续执行的话,好比在起始点激励延时的最后,建立刷新时刻不会在计划的时刻有效。举例说明:

如果在起始点激励延时后更新的数据14如下图一样被写入,数据1和2在a时刻立即被更新,数据3和4

在b时刻被更新。即使数据是连续写入的,更新的时间间隔了1个VD的周期。

由于上述原因,为了数据及时更新,寄存器数据的建立需要在起始点延时的这段时间段执行完。

wKgaomcjT3-AJR0RAAC5i7Ai4uU268.png

MODESEL_FZ设置输入IC内部的VD_FZ的极性。

当设置为“0”,极性基于VD_FZ的上升沿。当设置为“1”,极性基于VD_FZ的下降沿。

MODESEL_FZ 选择输入 VD_FZ 的极性。因此,基于 MODESEL_FZ 的选择时刻,产生如下图所示的边沿

和 VD_FZ 的边沿无关。

wKgaoWcjUD6AGffxAABOg1W_Z_Y699.png

3. 步进电机细分步进驱动

3.1 模块框图

wKgaomcjUGiAYumTAAF3QNzIanc103.png

3.2 相关设置的建立时刻

建立时刻和相关时间如下所示。

地址 27h 到 2Ah 的设置同 22h 到 25h 的设置相同,所以 27h 到 2Ah 的描述就省略了。如果相关寄

存器被刷新,则每一个 VD 周期来到时,会实现一次设置的加载刷新。当同样的设置被执行时超过 2

个 VD 脉冲时,没有必要在每个 VD 脉冲都写入寄存器数据。

DT1[7:0](起始点延时,地址 20h)

更新数据时间设置。在系统硬件复位后(引脚 RSTB:低→高),开始激励和驱动电机前(DT1 结

束)这段时间内,必须设置此项.

由于这个设置在每次 VD 脉冲来到时更新,没有必要一定在起始点延迟时内写入。

PWMMODE[4:0], PWMRES[1:0](微步进输出 PWM 波频率,地址 20h)

设置微步进输出 PWM 波频率。需要在开始激励和驱动电机前设置执行(DT1 结束)。

DT2A[7:0](起始点激励延时,地址 22h)

更新数据时间设置。复位后(引脚 RSTB:低→高),需要在开始激励和驱动电机前被设置执行

(DT1 结束)。

PHMODAB[5:0](相位矫正,地址 22h)

通过矫正线圈 A 和 B 的相位差,驱动器产生的噪声会减少。合适的相位矫正必须依据于电机的旋

转方向和速度,此设置需要随着旋转方向(CCWCWAB)或者旋转速度(INTCTAB)的变化而改变。

PPWA[7:0],PPWB[7:0](峰值脉冲宽度,地址 23h)

设置 PWM 最大占空比。设置需要在开始激励和驱动电机前被设置执行(DT1 结束)。

PSUMAB[7:0](步进电机步进数,地址 24h)

1 个 VD 的时间间隔内的电机的转动次数设置。

每次 VD 脉冲输入时,电机转动所设置的次数。因此,设置次数为“0”是可以停止电机的转动。

当设置的转动次数总额超过了 1 个 VD 脉冲的时间,超出部分会被取消。

wKgaoWcjUKiAHZXkAABjO5LeD28718.png

wKgaoWcjUM-ATrxwAAM7xVe92Yg166.png

wKgaoWcjUPWAQbBTAAJ4wLlifjM458.png

wKgaoWcjUQWASTmSAADE-_SqaGg878.png

PWMMODE[4:0]通过设置系统时钟 OSCIN 的分频数来设置微步进输出 PWM 的频率。

PWMMODE[4:0]能在 131 的范围内设置,PWM 波的频率在 PWMMODE = 0 和 PWMMODE = 1 时候的取

值是一样的。

PWMRES[1:0]与 PWMMODE[4:0]一起决定 PWM 频率。

PWM 频率由下面的式子进行计算

PWM 频率 = OSCIN 频率 / ((PWMMODE × 23 ) × 2PWMRES)

OSCIN = 27MHz 时,PWM 的频率如下表: (kHz)

wKgZoWcjUTmAUWp0AADO6iZ3D2M433.png

wKgaoWcjUUiALrFJAAJxsRGSqD4208.png

wKgZomcjUVmAI6gkAAIoWYiBQMU854.png

wKgZomcjUWmAYRd8AAHIkRcKySw705.png

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wKgaomcjUXWALHyLAAIDHJOwkNU544.png

wKgZomcjUYCAAe88AAQSFBxqXKU386.png

wKgZoWcjUYyAEo7DAAIvbx5b168338.png

wKgaoWcjUa6ATHQQAAC84inh8w8883.png

如有需求请联系——三亚微科技 王子文(16620966594)

wKgZoWcjUbuAV8UnAADouXKvpVs631.png

(1) 开始结束时序

电源信号、RSTB 和 OSCIN 的开始结束时序如下图所示:

wKgaoWcjUdWAXtfhAABqLo_Zp8E628.png

(2) 输入引脚的输入电容

输入引脚的电容值为 10pF 或者更小。

(3) OSCIN 和 VD 信号的时刻

一旦 VD 信号(VD_FX 或者 VD_IS 输入)和 OSCIN 同步,那么 VD 信号和 OSCIN 信号对输入时刻没

有约束。

(4) 掉电模式

当 PDWNB = 0,掉电模式被设置。

掉电模式下,光圈模拟部分的电路停止工作(电机驱动不受影响)。当只有电机驱动在使用时,

设置 PDWNB 为“0”可以减少功耗。

掉电模式下,相关引脚的操作如下:

wKgZoWcjUfCANQxXAAAxN8rdJFQ951.png

wKgZoWcjUf-ACronAAHN_r3KsxA601.png

wKgaoWcjUhCASXC1AAHKVxVwXd4271.png

典型应用电路图

wKgZoWcjTVCAQ_YBAAC9dmzsAGQ099.png

注:应用中 MS41929 Pin23, 24 接 27MHz 无源晶振, 也可以从 Pin23 外接 27MHz 时钟输入。注意,直

耦合输入时钟幅度需要超过 2.4V,接 0.1μF 电容耦合交流输入时,输入时钟幅度需要超过 1V。

封装外形图

QFN32

wKgZoWcjTXSAcbAYAAEEt4q4T3o544.png

——爱研究芯片的小王

审核编辑 黄宇

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