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设计与开发
参考设计

TIDA-00210

用于双极步进驱动器的 75V/10A 受保护的全桥功率级参考设计

设计文件

TIDA-00210

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概述

步进驱动器用于许多通常在 12VDC 至 48VDC 范围内运行的应用。TI 提供丰富的步进电机驱动器解决方案，具有业界通用的步进/方向和 PWM 控制接口。

对于需要更大扭矩和功率的应用，通常使用 48VDC 以上的电压（最高 100VDC）。TIDA-00210 可以为此类步进驱动器提供解决方案。TIDA-00210 使用基于 TIDA-00365 的两个受保护的全桥功率级并行配置。没全桥在标称 75VDC 和 10Arms 输出下工作，具有双极高压侧电流检测功能，利用集成放大器的 100V 全桥栅极驱动器 SM72295 和四个 100V NexFET 功率 MOSFET（具有超低栅极电荷和低热阻的小型 SON5x6 封装）。功率级在电机端子之间及电机端子与地之间具有全面保护，例如过热保护、过流保护和短路保护。板载电源可为栅极驱动器和信号链提供 12V 和 3.3V 的电压轨。主机处理器接口为 3.3V I/O，用于连接像 C2000 Piccolo 这样的主机 MCU 以实现步进电机控制。

特性
  • 输入电压高达 100VDC（标称电压为 75VDC）且相位电流为 10A 的受保护的全桥功率级。
  • 使用配有集成放大器的 SM72295 100V 全桥栅极驱动器实现高侧双极相电流感应，最多支持 256 个微型步长，从而降低 BOM 成本。
  • 16kHz PWM 下的效率为 95%，标称负载和非常低的开关损耗，也支持更高的 PWM 频率。由于采用 TI NexFET 功率 MOSFET，在 25°C 环境温度和标称负载下无需散热器。
  • 全桥经过优化，具有 NexFET 的快速导通和关断开关时间 (25ns)，无开关节点电压过冲，从而实现低 EMI。
  • 硬件具有过热、过电流、相间及相与 GND 间短路以及 UVLO 保护功能。可在硬件中自定义配置阈值。
  • 3.3V 主机处理器接口可让 C2000 等 MCU 实现自定义步进电机控制。互补 PWM 输入和双极高侧电流检测缓冲的 0V 至 3.3V 模拟输出可以实现精确的相电流控制。相位到 GND 电压反馈信号允许反 EMF 感测和失速检测。使能信号可让 MCU 导通和关断功率级。
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设计文件和产品

设计文件

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参考设计概述和经过验证的性能测试数据

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设计元件、引用标识符和制造商/器件型号的完整列表

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IC 元件的 3D 模型和 2D 图纸使用的文件

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包含设计 PCB 物理板层信息的设计文件

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用于生成 PCB 设计布局的 PCB 层图文件

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设计布局和元件的详细原理图

产品

在设计中包括 TI 产品和可能的替代产品。

线性和低压降 (LDO) 稳压器

LM317L — 100mA、35V 可调节线性稳压器

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半桥驱动器

SM72295 — 具有集成电流感应放大器的 3A、100V 全桥栅极驱动器

数据表: PDF
比较器

LM2901V — 电压增强型四通道差分比较器

数据表: PDF | HTML
DC/DC converters

LM5018 — 7.5-100V 宽输入电压，300mA 恒定导通时间同步降压稳压器

数据表: PDF
D 型触发器

SN74LVC1G175 — 具有异步清零功能的单路 D 类触发器

数据表: PDF | HTML
并联电压基准

ATL431 — 2.5V 低 IQ 可调节精密并联稳压器

数据表: PDF | HTML
模拟温度传感器

LMT89 — 具有 -11.77mV/°C 增益的 ±2.5°C 模拟输出温度传感器

数据表: PDF | HTML
MOSFET

CSD19534Q5A — 采用 5mm x 6mm SON 封装的单路、15.1mΩ、100V、N 沟道 NexFET™ 功率 MOSFET

数据表: PDF | HTML

开始开发

硬件开发

评估板

LAUNCHXL-F28069M — 启用了 InstaSPIN-MOTION（和 InstaSPIN-FO）的 C2000 Piccolo LaunchPad

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支持的产品和硬件

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* 设计指南 75V 10A Protected Full Bridge Power Stage Bipolar Stepper Drives Design Guide (Rev. A) 2016-9-28
应用手册 Designing with the ATL431LI 2018-11-27

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