Bidirektionale Stromabtastung
Bei dem herkömmlichen Schrittantrieb ist ein externer Abfühlwiderstand zwischen die Source und die Masse jeder H-Brücke geschaltet, und es wird nur die Vorwärtsspannung am Abfühlwiderstand gemessen, wenn die PWM eingeschaltet ist. Im langsamen Abklingmodus durchläuft der Strom den internen MOSFET und fließt nicht durch den Messwiderstand, sodass der Strom nicht gemessen werden kann. Im Fast Decay-Modus wird der Strom durch den Widerstand umgekehrt, wodurch eine negative Spannung erzeugt wird. Für gegenwärtige Leistungs-IC-Prozesse sind negative Spannungen mit einer einfachen Verarbeitung schwierig abzutasten.
Wenn wir den Wicklungsstrom während der aktuellen Abklingperiode überwachen können, können viele durch den Schrittmotor gesteuerte Stromregelungsprobleme gelöst werden. Wie oben beschrieben, ist es jedoch schwierig, einen externen Messwiderstand zu erreichen, und es ist eine bessere Wahl, die interne Stromerfassung zu versuchen. Durch die interne Stromerfassung kann der Strom zu jeder Zeit überwacht werden, wie z. B. die PWM-Einschaltzeit, ein schneller Abfall und ein langsamer Abfall. Obwohl dies die Komplexität des Treiber-ICs erhöht, werden durch die interne Stromerfassung die Systemkosten erheblich reduziert, da keine externen Abtastwiderstände erforderlich sind. Diese Widerstände sind sehr groß und teuer, und der Preis ist normalerweise etwa der des Treiber-ICs!
MP6500-Stepper-Treiber-IC
Der bipolare MP6500-Schrittmotortreiberchip mit integrierter interner Stromerkennung ist ein guter Ersatz für den traditionellen, preiswerten bipolaren Schrittmotortreiber-IC mit Spitzenstromsteuerung. Das interne Blockschaltbild des MP6500 ist in Abbildung 5 dargestellt.
Der MP6500 hat eine maximale Treiberstromspitze von 2,5 A (abhängig von der Baugruppe und dem PCB-Design). Die Versorgungsspannung reicht von 4,5 V bis 35 V. Unterstützt Vollschritt-, Halbschritt-, Viertelschritt- und Achtelschritt-Antriebsmodus. Es ist kein externer Strommesswiderstand erforderlich, es ist nur ein kleiner, niederohmiger Widerstand mit Erdung erforderlich, um den Spitzenstrom der Wicklung einzustellen.
Die interne Stromerfassung basiert auf dem genau passenden Design des Leistungsrohrs und der zugehörigen Schaltungen, um sicherzustellen, dass der Wicklungsstrom immer genau abgetastet wird, wodurch die Laufqualität des Schrittmotors verbessert wird.
Normalerweise arbeitet der MP6500 im langsamen Decay-Modus. Wenn jedoch eine feste Ausschaltzeit abgelaufen ist und der langsame Abfall beendet ist und der aktuelle Wicklungsstrom immer noch über dem erwarteten Wert liegt, wird der Modus für schnellen Abfall eingeschaltet, um den Treiberstrom schnell auf den gewünschten Wert zu reduzieren. Durch diesen Hybridsteuerungsmodus kann der Antriebsstrom schnell auf null fallen, während sichergestellt wird, dass der Durchschnittsstrom so nahe wie möglich am Sollwert liegt. Wenn der Schritt springt, wird der schnelle Abfall verwendet, so dass der Strom schnell auf null eingestellt wird, wie in Abbildung 6 dargestellt.
Wenn die Versorgungsspannung hoch ist, die Induktivität niedrig ist oder die erforderliche Spitzenstromamplitude niedrig ist, ist der Strom wahrscheinlich höher als der eingestellte Wert. Aufgrund der Leerzeit gibt es für jeden PWM-Zyklus eine minimale Einschaltzeit, und viele herkömmliche Schrittmotortreiber können den Wicklungsstrom nicht steuern. In diesem Fall verwendet der MP6500 weiterhin den schnellen Abklingmodus, um sicherzustellen, dass der Wicklungsstrom den eingestellten Wert niemals überschreitet (siehe Abbildung 7).
