详解德州仪器 DRV8426 步进电机驱动器

在工业和消费电子应用中，步进电机驱动器扮演着至关重要的角色。德州仪器（TI）推出的 DRV8426 步进电机驱动器以其集成度高、性能优越的特点，吸引了众多工程师的关注。今天，我们就来深入探讨一下这款驱动器。

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产品概述

DRV8426 是一款专为双极步进电机设计的集成电机驱动解决方案。它集成了两个 N 通道功率 MOSFET H 桥、电流感测电阻和调节电路，以及一个微步进索引器，能够支持 4.5 至 33V 的宽电源电压范围，提供高达 2.5A 峰值、1.5A 满量程或 1.1A 均方根（rms）的输出电流。

产品特性

集成电流感测功能

DRV8426 采用集成电流感测架构，无需两个外部功率感测电阻，节省了 PCB 空间和系统成本，同时降低了功耗。通过电流镜方法和内部功率 MOSFET 进行电流感测，消除了感测电阻上的功率损耗。电流调节设定点由 VREF 引脚的电压调整。

微步进功能

支持高达 1/256 的微步进，显著降低了可听噪声，实现了平滑的运动。内部微步进索引器可执行高精度微步进，无需外部控制器管理绕组电流水平。此外，除了标准的半步模式，还提供非圆形半步模式，可在较高电机转速下提供更高的扭矩输出。

智能调谐衰减技术

具备智能调谐衰减模式，包括智能调谐动态衰减和智能调谐纹波控制。智能调谐动态衰减可自动配置衰减模式，在慢、混合和快速衰减之间进行优化，动态调整混合衰减中快速衰减的百分比，以实现最低的纹波电流。智能调谐纹波控制通过设置电流谷值，实现更精确的电流调节，提高了电机效率和系统性能。

保护功能

提供全面的保护功能，包括 VM 欠压锁定（UVLO）、电荷泵欠压（CPUV）、过流保护（OCP）和热关断（OTSD）。当检测到故障时，nFAULT 引脚将拉低，指示故障状态。

其他特性

• 支持 4.5 至 33V 的宽电源电压范围。
• 低导通电阻，在 24V、25°C 时，HS + LS 为 900mΩ。
• 可配置的关断时间 PWM 斩波，提供 7μs、16μs、24μs 或 32μs 的选项。
• 支持 1.8V、3.3V、5.0V 的逻辑输入。
• 低电流睡眠模式（2μA），节省功耗。
• 扩频时钟，降低电磁干扰（EMI）。
• 小封装和小尺寸，节省 PCB 空间。

应用场景

DRV8426 适用于多种应用场景，包括打印机和扫描仪、3D 打印机、ATM 和货币处理机、纺织和缝纫机、舞台照明设备、CCTV、安全和半球摄像机、办公和家庭自动化、工厂自动化和机器人以及医疗应用等。

详细设计

引脚配置和功能

DRV8426 提供两种封装：28 引脚的 HTSSOP 和 24 引脚的 VQFN。不同引脚具有不同的功能，如电源引脚、控制引脚、保护引脚等。例如，VREF 引脚用于设置满量程输出电流，STEP 和 DIR 引脚用于控制步进电机的方向和步数。

电气特性

在推荐的工作条件下，DRV8426 具有一系列电气特性。例如，睡眠模式下的电流仅为 2μA，唤醒时间为 0.8 - 1.2ms，内部调节器电压在不同条件下具有不同的输出值，电荷泵开关频率为 360kHz 等。

功能模式

• 睡眠模式：当 nSLEEP 引脚为低电平时，进入低功耗睡眠模式，所有内部 MOSFET 禁用，电荷泵禁用。
• 禁用模式：ENABLE 引脚为低电平时，输出驱动器处于高阻态。
• 工作模式：nSLEEP 引脚为高电平，ENABLE 引脚为 Hi - Z 或 1 时，进入工作模式。

应用设计

在典型应用中，需要考虑设计输入参数，如电源电压、电机绕组电阻、电感、微步进水平、目标电机速度等。通过合理设置这些参数，可以实现最佳的电机性能。例如，根据电机速度和微步进水平计算 STEP 引脚的输入频率，通过调整 VREF 引脚电压来改变满量程电流。

布局和电源建议

布局指南

• VM 引脚应使用低 ESR 陶瓷旁路电容（推荐值为 0.01μF）旁路到 PGND，并尽可能靠近引脚放置。
• VM 引脚还需使用大容量电容（如电解电容）旁路到 PGND。
• CPL 和 CPH 引脚之间应放置低 ESR 陶瓷电容（推荐值为 0.022μF）。
• VM 和 VCP 引脚之间应放置低 ESR 陶瓷电容（推荐值为 0.22μF，额定电压为 16V）。
• DVDD 引脚应使用低 ESR 陶瓷电容（推荐值为 0.47μF，额定电压为 6.3V）旁路到地。
• 散热焊盘必须连接到系统地。

电源建议

DRV8426 设计用于 4.5 至 33V 的输入电压范围。每个 VM 引脚应尽可能靠近器件放置一个额定电压为 VM 的 0.01μF 陶瓷电容。此外，VM 上还应包含一个大容量电容。大容量电容的选择需要考虑多种因素，如电机系统所需的最大电流、电源的电容和电流供应能力、电源与电机系统之间的寄生电感、可接受的电压纹波等。

总结

DRV8426 步进电机驱动器以其丰富的功能和出色的性能，为工业和消费电子应用中的步进电机控制提供了一个优秀的解决方案。工程师在设计过程中，需要根据具体的应用需求，合理配置驱动器的参数，遵循布局和电源建议，以实现最佳的电机性能和系统稳定性。大家在使用 DRV8426 过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。