TI公司的参考设计TIDA-01227是用于双极应用的15-70V步进马达控制器,采用TI的DRV8711步进马达控制器,CSD17483F4 N-MOSFET以及MSP430G2553 MCU和LM5107与LM5017等器件,输入电压范围15V到70V,输出电流2A RMS,峰值电流3A,主要用在高速打印机和高速工业步进器.本文介绍了参考设计TIDA-01227主要特性和主要指标,框图,电路图,材料清单和PCB设计图.

The TIDA-01227 reference design is a 15-V to 70-Vstepper motor controller for bipolar applications. Thedesign uses the following parts from Texas Instrument:

DRV8711 bipolar stepper motor, controller gate driver;

CSD19538Q3A 100-V, N-Channel NexFET™ powerMOSFETs;

CSD17483F4 30-V, N-ChannelFemtoFET™ MOSFET;

MSP430G2553 MCU;

LM5107100-V,1.4-A peak, half-bridge gate driver; andLM5017 12-V buck converter.

The focus of this designis to demonstrate the use of the DRV8711 steppermotor controller to control stepper motors at voltageshigher than 60 V. The DRV8711 operates at 12 Vwhile using additional circuitry to convert to highvoltagecontrol signals.

The TIDA-01227 design configures the DRV8711 device to control a bipolar stepper motor at voltagesabove the absolute maximum voltage of the DRV8711. This configuration is possible by adding aninterface between the DRV8711 controller and the CSD19538Q3A field-effect transistors (FETs). Theinterface converts lower-voltage signals to higher-voltage signals controlling the full-bridges. Thisconfiguration can be used in applications that require high-speed operation. Higher voltage allows thecurrent to change at a faster rate, which increases the motor speed. A high-speed printer is an example ofa typical application.

The reference design is composed of three main sections: the MCU, the power stage, and the powerconversion sections.

参考设计TIDA-01227主要特性:

• 15-V to 70-V Input Voltage Range

• 2-A RMS, 3-A Peak Output Current Capability

• Designed to Use LaunchPad™ and Boost-DRV8711 Software

• Board Size: 2.3 in × 2.25 in

• Onboard 12-V, 0.6-A Buck Converter

• Wide Array of System Protection FeaturesIncluding DRV8711 Overtemperature and SupplyUndervoltage Protection

参考设计TIDA-01227应用:

• High-Speed Printers

• High-Speed Industrial Steppers

图1.参考设计TIDA-01227外形图

参考设计TIDA-01227主要指标:

图2.参考设计TIDA-01227框图

图3.参考设计TIDA-01227电路图(1)

图4.参考设计TIDA-01227电路图(2)

图5.参考设计TIDA-01227电路图(3)

图6.参考设计TIDA-01227电路图(4)

参考设计TIDA-01227材料清单:

图7.参考设计TIDA-01227 PCB设计图(1)

图8.参考设计TIDA-01227 PCB设计图(2)

图9.参考设计TIDA-01227 PCB设计图(3)

图10.参考设计TIDA-01227 PCB设计图(4)

图11.参考设计TIDA-01227 PCB设计图(5)

图12.参考设计TIDA-01227 PCB设计图(6)

图13.参考设计TIDA-01227 PCB设计图(7)

图14.参考设计TIDA-01227 PCB设计图(8)

DRV8711

DRV8711 器件是一款步进电机控制器，它使用外部 N 沟道 MOSFET 来驱动一个双极步进电机或两个刷式直流电机。该器件集成了一个微步进分度器，此分度器能够支持全步长至 1/256 步长的步进模式。

通过使用自适应消隐时间和包括自动混合衰减模式在内的多种不同的电流衰减模式，可实现非常平滑的运动系统配置。电机停止转动由一个可选反电势 (EMF) 输出报告。

一个简单的步进/方向或脉宽调制 (PWM) 接口可轻松连接至控制器电路。一个 SPI 串行接口被用来设定器件运行。输出电流(扭矩)、步进模式、衰减模式和堵转检测功能都可以通过 SPI 串行接口进行编程。

还提供了用于过流保护、短路保护、欠压锁定和过热保护的内部关断功能。故障状况通过 FAULTn 引脚进行指示，并且每种故障状况通过 SPI 由一个专用位进行报告。

DRV8711 采用 PowerPAD™38 引脚带有散热垫的散热薄型小外形尺寸 (HTSSOP) 封装(环保型：符合 RoHS 标准并且无铅/溴)。

特性：

脉宽调制 (PWM) 微步进电机驱动器

内置 1/256 步长微步进分度器

驱动外部 N 通道金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)

可选 STEP/DIR 引脚

用于直流电机控制的可选脉宽调制 (PWM) 控制接口

灵活的衰减模式，其中包括自动混合衰减模式

具有可选反电势 (BEMF) 输出的停止转动检测

高度可配置 SPI 串行接口

内部基准和扭矩数模转换器 (DAC)

8V 至 52V 运行电源电压范围

可扩展输出电流

热增强型表面贴装式封装

能够处理 10mA 负载的 5V 稳压器

保护和诊断 特性

过流保护 (OCP)

过热关断 (OTS)

欠压锁定 (UVLO)

单独的故障情况指示位

故障情况指示位

参数：

Vs (Max) (V)： 52

Management I/F： SPI

Micro-Stepping Levels： 256

Peak Output Sink Current Gate Drive (Max) (A)： 0.4

Peak Output Source Current Gate Drive (Max) (A) ：0.2

Control I/F： STEP/DIR^PWM^SPI

Features： Stall Detect^BEMF Output^Auto-Mixed Decay

Operating Temperature Range (C) ：-40 to 85

Pin/Package： 38HTSSOP