步进电机驱动芯片 DRV8825

个人理解学习自记：更新中

1.原理图，PCB图，3D图，设计分析

1.1 原理图：

1.2 PCB图

1.2 3D图

 

1.4 设计分析

1.4.1 应用图纸

1.4.2 设计要求

1.4.3 元器件选型:

电容选择：不同耐压的电容可以并联，并联之后总容量等于所有电容之和，耐压等于所有电容里耐压最低的那个，如果所有电容耐压值相同，则并联后耐压不变。

• 电源取值24V，100uF/ 50V贴片电解电容C7；
• VMA VMB：MLCC贴片电容0.1uF /50V2个C2 C3；

电源和电机驱动系统之间的走线电感将限制电源的电流改变，如果电解电容太小，系统将响应过大的电流需求或电压变化时电机产生的放电。应该选择电容大小以满足可接受的电压纹波。

数据表通常提供建议值100uF（50V），但需要进行系统级测试以确定适当尺寸的大容量电容器。

• LED1参数2V,20mA,取值5mA,2V,求出R1电阻4.4K,见博客电阻知识点一章，取值4.3K，则电阻P=U2/R=22*22/4.3K=113mW，所以电阻功率取值200mW；

• CP1、CP2即CPH\CPL的C5,0.01uF / 50V，充电泵电容原理详见博客充电泵一章
• VCP的C4和R2选取，此处选取值直接根据下表参数进行的选择，无法判断内部的电路图
• V3P3OUT滤波电容C6的选择0.47uF,6.3V；IV3P3输出电流最大1mA:

• VREF参考电压选3.3V-1V之间：

• ISENA/B:R4、R5阻值200mΩ:

ISENA/B=1.25A,P=I2R=1.25*1.25*0.2=313W,则电阻选择1210封装，阻值200mΩ，功率1/2W;

• AVREF:分压电阻R3 、R6选取50K,30K；

 

分压：3.3V*30/(30+50)=1.2375V

• nFAULT/nHOME:R7、R8选择10K上拉;
• NREST/NSLEEP/DIR/NENBL/MODE输入要求

 

 

• STEP步进电机速度脉冲求值：

stm32时钟频率设置：

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =（22500-1）;

72MHz/22500=3200Hz

 

• mode步距角细分设置

1.8°/step 8细分模式设置如下：

• DECAY衰减模式设置：（详细了解衰减模式，见博客衰减内容）

 

电感的原理阻止电流的变化方向

DECAY引脚低电平选择快衰减模式，路径2，自由停车模式，电流进入电源；高电平，慢衰减模式，路径3，刹车模式，电流流入线圈自身；

引脚闲置混合衰减模式，电机线圈电流下降时，最开始PWM周期的25%快衰减模式，然后PWM周期的75%慢衰减模式；

Blanking Time消隐时间
After the current is enabled in an H-bridge, the voltage on the xISEN pin is ignored for a fixed period of time before enabling the current sense circuitry. This blanking time is fixed at 3.75 μs. Note that the blanking time also sets the minimum on time of the PWM.

启用电流检测电路时间为3.75μs；消隐时间也设置PWM的最小接通时间；A相衰减时，B相上升时，这段时间用于衰减；

 

2.管脚分布及定义

7.功能框图和特征描述

 针对CP1 CP2和VCP、VM解释：

在这首先需要了解NMOS和PMOS的MOSFET组合形式，NMOS上管门驱动电压需要高于下管门驱动电压。此部分解释见NMOS PMOS Charge pump flying capacitor充电泵一章

回到芯片中的理解：Vin就是VCP,CP1CP2之间电容就是电荷泵的升压电容；

 

波形曲线：

 如上图：AB相电机绕组，见蓝色1234标记

标记1处，A相绕组上升，

标记2处B相绕组上升，A相绕组衰减模式，

标记3处，A相绕组电流反向通电上升，B相衰减，

标记4处，B相绕组电流反向上升，A相衰减；

如此反复，电机旋转。

细分以后，A相绕组电流平均值根据脉冲的输入阶梯状增加（详细了解细分模式，见博客细分内容），电流达到斩波电流后，同时电机B相电流增加时，A相衰减；

图1步进脉冲输入，A相微步电流和衰减波形

图3 即使有脉冲输入，A相电流下降时混合衰减模式

图2 有脉冲输入，电流上升时，有慢衰减存在，总体趋势还是上升？纯个人理解。

9.PCB布局图和封装：

焊盘连接到GND,多层板打过孔散热；

布局图：

封装尺寸

不同钢网厚度，散热焊盘的上锡尺寸；