多模式I2C接口步进电机驱动芯片解决方案

现如今步进电机的应用，如家电及智能设备，需要以更低的系统成本实现更灵活的电机控制、更安全的电机保护以及先进的诊断功能。同时随着终端产品使用步进电机的数量增多，需要额外增加外围IO扩展，导致系统成本增加。 

Chipown向各位工程师推荐功能强大的PN7716步进电机驱动芯片（双通道H桥）！PN7716可以通过单一I2C通信总线实现多个电机驱动的级联，大幅减少控制IO数量，并且具备灵活的控制模式选择、详细的故障诊断和增强的保护功能，不但能减少系统外围器件，降低系统成本和减小尺寸，也能使得系统更加智能。

PN7716亮点

01.I2C接口级联控制

将多个从设备PN7716的SCL脚和SDA脚分别接在一起，然后连接到主设备MCU的I2C接口上，可实现单一I2C的通信总线控制多个从设备PN7716，连接方式如下图1所示。

图1 PN7716驱动：仅需8个IO口

以驱动6个步进电机举例，应用带I2C接口的PN7716与普通步进驱动PN7715（图2）相比，PN7716方案仅需8个IO口，而PN7715方案则需要24个IO口，是前者的3倍。因此，使用PN7716的I2C级联控制多个步进电机，大幅节省了所需MCU控制管脚，降低了系统成本及面积。

图2 PN7715驱动：需24个IO口

02.多种控制接口可选

PN7716可通过配置I2C寄存器，选择多种控制模式，用户根据实际应用自主选择。

4-pin接口

驱动一个步进电机；也可驱动两个直流有刷电机，实现全功能；

图3 4-pin 驱动一个步进

2-pin接口

驱动一个步进电机：整步运行；也可驱动两个直流有刷电机：与4-pin模式比，节约两个MCU接口；

图4 2-pin 驱动一个步进

并联桥接口

用于驱动一个直流有刷电机，提供两倍的持续电流（2A）；

图5：并联桥模式驱动一个直流有刷

独立桥接口

提供4个独立半桥驱动，输出两种状态：上管导通，连接到VM；下管导通，连接到GND。

图6 独立桥模式驱动

03.故障保护与诊断

PN7716内部集成欠压（UVLO）、过温（OTP）、输出过流（OCP）、输出开路检测（OLD）等保护功能，MCU可以通过I2C读取内部错误状态寄存器，进行详细的故障诊断，再进行相应的控制，其中OLD开路检测功能是非常强大和有用的诊断功能。

开路检测在芯片退出睡眠模式或者上电时起作用，通过配置控制寄存器，也能设置随时开路检测；OLD功能，可根据OUT负载连接方式不同（以一相H桥OUT1、OUT2为例）分为以下三种：

a.OUT1与OUT2间接负载：

如图7所示，PN7716上电，IC内部SW1_HS与SW2_LS闭合，电流从AVDD经OUT1、负载，流向OUT2、GND，通过检测内部对应电阻分压，当OL比较器输出高，路径电流小于设定值，判定输出开路；

图7 全桥连接的开路检测

b.OUT1与VM间接负载：

如图8所示，PN7716上电，IC内部SW1_ LS闭合，电流从VM经负载、OUT1，流向内部、GND，通过检测内部对应电阻分压，当OL比较器输出高，路径电流小于设定值，判定输出开路；

图8 负载连接到VM的开路检测

c.OUT1与GND间接负载：

如图9所示，PN7716上电，IC内部SW1_ HS闭合，电流从AVDD经OUT1、负载，流向GND，通过检测内部对应电阻分压，当比较器输出高，路径电流小于设定值，判定输出开路；

图9 负载连接到GND的开路检测

PN7716性能介绍及竞品对比

01主要特性 

图10 PN7716封装脚位图

♢ 宽电压范围：2.7V～18V

♢ 低导通电阻：0.7Ω（HS+LS）

♢ 单通道1A持续电流，并联2A持续电流

♢ 具有I2C接口，支持多设备运行，支持寄存器配置及诊断状态读取

♢ 多种控制接口可选：4-pin接口、2-pin接口、并联桥接口、独立桥接口

♢ 输入管脚兼容5V/3.3V

♢ 异常保护功能：UVLO、OTP、OCP、OLD（开路检测）

02与国外竞品对比总结

小结：PN7716对比海外竞品xxx8847S，在导通内阻、功率管耐压等方面还更有优势。

审核编辑：汤梓红