ZHCSRF9A December   2022  – October 2023 DRV8461

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 特性
  3. 应用
  4. 说明
  5. 修订历史记录
  6. 引脚配置和功能
  7. 规格
    1. 6.1 绝对最大额定值
    2. 6.2 ESD 等级
    3. 6.3 建议的工作条件
    4. 6.4 热性能信息
    5. 6.5 电气特性
      1. 6.5.1 SPI 时序要求
      2. 6.5.2 STEP 和 DIR 时序要求
    6. 6.6 典型特性
  8. 详细说明
    1. 7.1 概述
    2. 7.2 功能方框图
    3. 7.3 特性说明
      1. 7.3.1  运行接口
      2. 7.3.2  步进电机驱动器电流额定值
        1. 7.3.2.1 峰值电流额定值
        2. 7.3.2.2 均方根电流额定值
        3. 7.3.2.3 满量程电流额定值
      3. 7.3.3  PWM 电机驱动器
      4. 7.3.4  微步进分度器
      5. 7.3.5  分度器输出
        1. 7.3.5.1 nHOME 输出
      6. 7.3.6  自动微步模式
      7. 7.3.7  自定义微步进表
      8. 7.3.8  电流调节
        1. 7.3.8.1 内部基准电压
      9. 7.3.9  静止省电模式
      10. 7.3.10 电流调节衰减模式
        1. 7.3.10.1 慢速衰减
        2. 7.3.10.2 混合衰减
        3. 7.3.10.3 智能调优动态衰减
        4. 7.3.10.4 智能调优纹波控制
        5. 7.3.10.5 PWM 关断时间
        6. 7.3.10.6 电流调节消隐时间和抗尖峰脉冲时间
      11. 7.3.11 使用外部电阻器进行电流检测
      12. 7.3.12 静音步进衰减模式
      13. 7.3.13 自动扭矩动态电流调节
        1. 7.3.13.1 自动扭矩学习例程
        2. 7.3.13.2 电流控制环路
        3. 7.3.13.3 PD 控制环路
      14. 7.3.14 电荷泵
      15. 7.3.15 线性稳压器
      16. 7.3.16 VCC 电压电源
      17. 7.3.17 逻辑电平、三电平和四电平引脚图
      18. 7.3.18 展频
      19. 7.3.19 保护电路
        1. 7.3.19.1  VM 欠压锁定
        2. 7.3.19.2  VCP 欠压锁定 (CPUV)
        3. 7.3.19.3  逻辑电源上电复位 (POR)
        4. 7.3.19.4  过流保护 (OCP)
          1. 7.3.19.4.1 锁存关断
          2. 7.3.19.4.2 自动重试
        5. 7.3.19.5  失速检测
        6. 7.3.19.6  开路负载检测 (OL)
        7. 7.3.19.7  过热警告 (OTW)
        8. 7.3.19.8  热关断 (OTSD)
          1. 7.3.19.8.1 锁存关断
          2. 7.3.19.8.2 自动重试
        9. 7.3.19.9  电源电压检测
        10. 7.3.19.10 nFAULT 输出
        11. 7.3.19.11 故障条件汇总
      20. 7.3.20 器件功能模式
        1. 7.3.20.1 睡眠模式
        2. 7.3.20.2 禁用模式
        3. 7.3.20.3 工作模式
        4. 7.3.20.4 nSLEEP 复位脉冲
        5. 7.3.20.5 功能模式汇总
    4. 7.4 编程
      1. 7.4.1 串行外设接口 (SPI) 通信
        1. 7.4.1.1 SPI 格式
        2. 7.4.1.2 用于菊花链配置的多个目标器件的 SPI
        3. 7.4.1.3 用于并行配置的多个目标器件的 SPI
    5. 7.5 寄存器映射
      1. 7.5.1 状态寄存器
        1. 7.5.1.1 FAULT(地址 = 0x00)[默认值 = 00h]
        2. 7.5.1.2 DIAG1(地址 = 0x01)[默认值 = 00h]
        3. 7.5.1.3 DIAG2(地址 = 0x02)[默认值 = 00h]
        4. 7.5.1.4 DIAG3(地址 = 0x03)[默认值 = 00h]
      2. 7.5.2 控制寄存器
        1. 7.5.2.1  CTRL1(地址 = 0x04)[默认值 = 0Fh]
        2. 7.5.2.2  CTRL2(地址 = 0x05)[默认值 = 06h]
        3. 7.5.2.3  CTRL3(地址 = 0x06)[默认值 = 38h]
        4. 7.5.2.4  CTRL4(地址 = 0x07)[默认值 = 49h]
        5. 7.5.2.5  CTRL5(地址 = 0x08)[默认值 = 03h]
        6. 7.5.2.6  CTRL6(地址 = 0x09)[默认值 = 20h]
        7. 7.5.2.7  CTRL7(地址 = 0x0A)[默认值 = FFh]
        8. 7.5.2.8  CTRL8(地址 = 0x0B)[默认值 = 0Fh]
        9. 7.5.2.9  CTRL9(地址 = 0x0C)[默认值 = 10h]
        10. 7.5.2.10 CTRL10(地址 = 0x0D)[默认值 = 80h]
        11. 7.5.2.11 CTRL11(地址 = 0x0E)[默认值 = FFh]
        12. 7.5.2.12 CTRL12(地址 = 0x0F)[默认值 = 20h]
        13. 7.5.2.13 CTRL13(地址 = 0x10)[默认值 = 10h]
        14. 7.5.2.14 CTRL14(地址 = 0x3C)[默认值 = 58h]
      3. 7.5.3 索引寄存器
        1. 7.5.3.1 INDEX1(地址 = 0x11)[默认值 = 80h]
        2. 7.5.3.2 INDEX2(地址 = 0x12)[默认值 = 80h]
        3. 7.5.3.3 INDEX3(地址 = 0x13)[默认值 = 80h]
        4. 7.5.3.4 INDEX4(地址 = 0x14)[默认值 = 82h]
        5. 7.5.3.5 INDEX5(地址 = 0x15)[默认值 = B5h]
      4. 7.5.4 自定义微步进寄存器
        1. 7.5.4.1 CUSTOM_CTRL1(地址 = 0x16)[默认值 = 00h]
        2. 7.5.4.2 CUSTOM_CTRL2(地址 = 0x17)[默认值 = 00h]
        3. 7.5.4.3 CUSTOM_CTRL3(地址 = 0x18)[默认值 = 00h]
        4. 7.5.4.4 CUSTOM_CTRL4(地址 = 0x19)[默认值 = 00h]
        5. 7.5.4.5 CUSTOM_CTRL5(地址 = 0x1A)[默认值 = 00h]
        6. 7.5.4.6 CUSTOM_CTRL6(地址 = 0x1B)[默认值 = 00h]
        7. 7.5.4.7 CUSTOM_CTRL7(地址 = 0x1C)[默认值 = 00h]
        8. 7.5.4.8 CUSTOM_CTRL8(地址 = 0x1D)[默认值 = 00h]
        9. 7.5.4.9 CUSTOM_CTRL9(地址 = 0x1E)[默认值 = 00h]
      5. 7.5.5 自动扭矩寄存器
        1. 7.5.5.1  ATQ_CTRL1(地址 = 0x1F)[默认值 = 00h]
        2. 7.5.5.2  ATQ_CTRL2(地址 = 0x20)[默认值 = 00h]
        3. 7.5.5.3  ATQ_CTRL3(地址 = 0x21)[默认值 = 00h]
        4. 7.5.5.4  ATQ_CTRL4(地址 = 0x22)[默认值 = 20h]
        5. 7.5.5.5  ATQ_CTRL5(地址 = 0x23)[默认值 = 00h]
        6. 7.5.5.6  ATQ_CTRL6(地址 = 0x24)[默认值 = 00h]
        7. 7.5.5.7  ATQ_CTRL7(地址 = 0x25)[默认值 = 00h]
        8. 7.5.5.8  ATQ_CTRL8(地址 = 0x26)[默认值 = 00h]
        9. 7.5.5.9  ATQ_CTRL9(地址 = 0x27)[默认值 = 00h]
        10. 7.5.5.10 ATQ_CTRL10(地址 = 0x28)[默认值 = 08h]
        11. 7.5.5.11 ATQ_CTRL11(地址 = 0x29)[默认值 = 0Ah]
        12. 7.5.5.12 ATQ_CTRL12(地址 = 0x2A)[默认值 = FFh]
        13. 7.5.5.13 ATQ_CTRL13(地址 = 0x2B)[默认值 = 05h]
        14. 7.5.5.14 ATQ_CTRL14(地址 = 0x2C)[默认值 = 0Fh]
        15. 7.5.5.15 ATQ_CTRL15(地址 = 0x2D)[默认值 = 00h]
        16. 7.5.5.16 ATQ_CTRL16(地址 = 0x2E)[默认值 = FFh]
        17. 7.5.5.17 ATQ_CTRL17(地址 = 0x2F)[默认值 = 00h]
        18. 7.5.5.18 ATQ_CTRL18(地址 = 0x30)[默认值 = 00h]
      6. 7.5.6 静音步进寄存器
        1. 7.5.6.1 SS_CTRL1(地址 = 0x31)[默认值 = 00h]
        2. 7.5.6.2 SS_CTRL2(地址 = 0x32)[默认值 = 00h]
        3. 7.5.6.3 SS_CTRL3(地址 = 0x33)[默认值 = 00h]
        4. 7.5.6.4 SS_CTRL4(地址 = 0x34)[默认值 = 00h]
        5. 7.5.6.5 SS_CTRL5(地址 = 0x35)[默认值 = FFh]
  9. 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
    2. 8.2 典型应用
      1. 8.2.1 设计要求
      2. 8.2.2 详细设计过程
        1. 8.2.2.1 步进电机转速
      3. 8.2.3 应用性能曲线图
      4. 8.2.4 热应用
        1. 8.2.4.1 功率损耗
        2. 8.2.4.2 导通损耗
        3. 8.2.4.3 开关损耗
        4. 8.2.4.4 由于静态电流造成的功率损耗
        5. 8.2.4.5 总功率损耗
        6. 8.2.4.6 器件结温估算
  10. 散热注意事项
    1. 9.1 散热焊盘
    2. 9.2 PCB 材料推荐
  11. 10电源相关建议
    1. 10.1 大容量电容
    2. 10.2 电源
  12. 11布局
    1. 11.1 布局指南
    2. 11.2 布局示例
  13. 12器件和文档支持
    1. 12.1 文档支持
      1. 12.1.1 相关文档
    2. 12.2 接收文档更新通知
    3. 12.3 支持资源
    4. 12.4 商标
    5. 12.5 静电放电警告
    6. 12.6 术语表
  14. 13机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

概述

DRV8461 是一款用于双极步进电机的集成电机驱动器解决方案。该器件集成了两个 N 沟道功率 MOSFET H 桥、电流检测电阻、电流调节电路以及一个微步进分度器。DRV8461 能够支持 4.5V 至 65V 的宽电源电压。该器件提供两种封装:44 引脚 HTSSOP (DDW) 封装;和另一个 28 引脚 HTSSOP (PWP) 封装。DRV8461 提供高达 4.8A 峰值、3A 满量程或 2.1A 均方根 (rms) 的输出电流。实际的满量程和均方根电流取决于环境温度、电源电压和 PCB 热设计。为了为系统设计提供可扩展的电压和电流解决方案,DRV8461 DDW 封装与 DRV8462DRV8452 引脚对引脚兼容,PWP 封装与 DRV8424DRV8426DRV8452DRV8434 引脚对引脚兼容。

DRV8461 集成自动扭矩功能,可根据负载扭矩调节输出电流,从而降低功率损耗并提高系统效率。SPI 接口提供多种选项来针对特定电机和系统用例优化自动扭矩算法的性能。在电机受阻或达到移动终点位置停止时,失速检测功能会检测到电机失速情况并向系统控制器报告。此外,当电机处于保持位置时,静止省电模式会降低功率损耗。

DRV8461 采用集成式电流检测架构,无需再使用两个外部功率检测电阻,从而显著节省布板空间和 BOM 成本,并减少设计工作量和降低功耗。该架构通过使用电流镜方法以及使用内部功率 MOSFET 进行电流检测,消除了检测电阻中的功率损耗。可以选择在 PGND 引脚和电路板接地端之间连接外部功率检测电阻,以监控电机运行状况并实现磁场定向控制等闭环算法。通过 VREF 引脚处的电压来调节电流调节设定点。对于 SPI 接口,8 位寄存器允许控制器调节输出电流,而无需调节 VREF 电压基准;另一个 8 位寄存器允许配置保持电流电平,以减少电机静止时的功率损耗。

借助 STEP/DIR 引脚接口,可通过外部控制器管理步进电机的方向和步进速率。内部微步进分度器可以执行高精度微步进,而无需外部控制器来管理绕组电流电平。分度器可实现全步进、半步进以及 1/4、1/8、1/16、1/32、1/64、1/128 和 1/256 微步进。高微步进有助于显著降低可闻噪声并实现平稳的运动。自动微步进模式将输入步进频率内插为高分辨率,从而在使用控制器的低频步进输入运行时改善电流调节并降低可闻噪声。定制微步进表允许根据特定电机的需求调整电流波形。

步进电机驱动器需要通过实现多种类型的衰减模式(如慢速衰减、混合衰减和快速衰减)来再循环绕组电流。DRV8461 支持智能调优衰减模式。自动调优是一种创新的衰减机制,能够自动调节以实现出色的电流调节性能,而不受电源电压、电机转速变化和老化效应的影响。智能调优纹波控制使用可变关断时间纹波电流控制方案,以更大限度地减少电机绕组电流的失真。智能调优动态衰减使用固定关断时间动态快速衰减百分比方案。除了智能调优衰减模式外,DRV8461 还具有静音步进衰减模式,可在静止和低转速时实现无噪声运行。

该器件为内部数字振荡器和内部电荷泵集成了展频时钟特性。此特性可更大程度减少器件的电磁辐射。系统包括一个低功耗休眠模式,以允许其在不主动驱动电机时节省功耗。