A5988：高性能四通道DMOS全桥PWM电机驱动器

在电机驱动领域，一款性能卓越的驱动器对于系统的稳定运行和高效性能至关重要。今天，我们就来深入了解一下Allegro MicroSystems推出的A5988四通道DMOS全桥PWM电机驱动器。

文件下载：APEK5988GEV-01-T-DK.pdf

一、特性与优势

A5988具有众多令人瞩目的特性和优势，使其在电机驱动市场中脱颖而出。

• 高电压与大电流输出：输出额定电压高达40V，每个全桥输出电流可达1.6A，能够满足多种电机的驱动需求，无论是步进电机还是直流电机。
• 多电机驱动能力：可驱动多达两个步进电机或四个直流电机，为复杂的电机控制系统提供了强大的支持。
• 逻辑兼容性：支持3.3V和5V逻辑电平，方便与各种微控制器和逻辑电路接口。
• 同步整流：内部同步整流控制电路可有效降低PWM操作期间的功耗，提高系统效率。
• 完善的保护功能：具备热关断、欠压锁定（UVLO）、交叉电流保护和过流保护等多种保护机制，确保驱动器在各种恶劣条件下稳定运行。
• 低功耗睡眠模式：在不使用时，可将驱动器置于睡眠模式，大幅降低功耗。
• 紧凑封装：提供EV（6mm×6mm，36引脚QFN）和JP（7mm×7mm，48引脚LQFP）两种封装，且均带有外露散热焊盘，有助于提高散热性能。

二、技术细节

（一）电流控制

A5988采用固定关断时间脉冲宽度调制（PWM）电流调节器，结合2位非线性DAC，可实现步进电机的全步、半步和四分之一步控制，以及直流电机的正转、反转和滑行模式控制。PWM电流调节器采用Allegro™专利的混合衰减模式，有效降低电机噪音，提高步进精度，并减少功耗。

每个全桥的峰值电流由外部电流检测电阻 (R{S x}) 和参考电压 (V{REFx}) 设定，最大电流限制值可通过以下公式近似计算： [I{TripMax }=V{R E F} /left(3 × R_{S}right)]

实际电流 (I{Trip }) 为最大电流 (I{TripMax }) 的百分比，计算公式为： [I{Trip }=left(% I{TripMax } / 100right) × I_{TripMax }]

（二）同步整流

当PWM关断周期触发时，负载电流会进行再循环。A5988的同步整流功能会在电流衰减期间开启相应的MOSFET，以低 (R_{DS (on) }) 驱动器有效短路体二极管，显著降低功耗。当检测到零电流时，同步整流关闭，防止负载电流反转。

（三）混合衰减操作

桥梁采用混合衰减模式运行。当达到跳闸点时，设备在固定关断时间的30.1%内进入快速衰减模式，之后切换到慢速衰减模式。在快速衰减到慢速衰减的过渡期间，驱动器会强制关闭约600ns，以防止桥路出现直通现象。

（四）睡眠模式

为了在不使用时最小化功耗，可将SLEEPn引脚拉低，使A5988进入睡眠模式。睡眠模式会禁用大部分内部电路，包括电荷泵。

（五）过流保护

过流监测器可保护A5988免受输出短路的损坏。一旦检测到短路，A5988会锁存故障并禁用输出。锁存的故障只能通过对VBB进行电源循环或将设备置于睡眠模式来清除。

三、应用信息

（一）电机配置

对于需要步进/直流电机驱动器或双直流电机驱动器的应用，Allegro还提供了A5989和A5995。这些设备与A5988采用相同的36引脚QFN封装，直流电机驱动器能够在40V下提供3.2A的电流。

（二）直流电机控制

A5988的四个全桥均具有独立的PWM电流控制电路，可驱动多达四个直流电机，每个电机的电流可达1.2A。通过将I0x和I1x引脚连接在一起，可创建等效的ENABLE功能，最大电流由相应VREF引脚的电压定义。直流电机可通过该使能信号或相应的PHASE引脚的PWM信号进行驱动，实现正转、反转和滑行控制。

（三）布局与接地

• PCB布局：印刷电路板应使用厚重的接地平面，A5988必须直接焊接到电路板上，其底部的外露焊盘应直接焊接到PCB的外露表面，并使用热过孔将热量传递到PCB的其他层。
• 接地：为了最小化接地反弹和偏移问题的影响，应在靠近设备的位置设置低阻抗单点接地（星型接地）。将外露散热焊盘与A5988正下方的接地平面直接连接，该区域即为理想的星型接地点。

（四）感测引脚

感测电阻 (RSx) 应具有非常低的阻抗接地路径，以确保电流检测比较器能够准确测量绕组电流。SENSEx引脚应与 (RSx) 电阻有非常短的走线，并直接连接到设备下方的星型接地。同时，选择感测电阻值时，要确保不超过SENSEx引脚的最大电压±500mV。

四、引脚说明

A5988的引脚分布和功能在EV和JP两种封装中有所不同，具体如下：	Number	EV	JP	Pin Name	Pin Description
	2	3	OUT1A	DMOS全桥1输出A
	3	4	SENSE1	桥1的感测电阻端子
	4	5	OUT1B	DMOS全桥1输出B
	5	6	VBB1	负载电源电压
	6	8	OUT2B	DMOS全桥2输出B
	7	9	SENSE2	桥2的感测电阻端子
	8	10	OUT2A	DMOS全桥2输出A
	9 10	13 14	PHASE4 PHASE3	控制输入
	11	15	SLEEPn	低电平有效睡眠模式输入
	12	16	VREF1	模拟输入
	13	17	VREF2	模拟输入
	14	18	VREF3	模拟输入
	15	19	VREF4	模拟输入
	16	20	GND*	模拟和数字接地
	17	21	PHASE2	控制输入
	18	22	PHASE1	控制输入
	–	23	FAULTn	开漏故障输出（仅JP封装）
	19	24	I14	控制输入
	20	27	OUT4A	DMOS全桥4输出A
	21	28	SENSE4	桥4的感测电阻端子
	22	29	OUT4B	DMOS全桥4输出B
	23	31	VBB2	负载电源电压
	24	32	OUT3B	DMOS全桥3输出B
	25	33	SENSE3	桥3的感测电阻端子
	26	34	OUT3A	DMOS全桥3输出A
	27	37	I13	控制输入
	28	38	I12	控制输入
	29	39	I11	控制输入
	30	40	PGND*	电源接地
	31	42	VCP	储能电容端子
	32	43	CP1	电荷泵电容端子
	33	44	CP2	电荷泵电容端子
	34	45	I01	控制输入
	35	46	I02	控制输入
	36	47	I03	控制输入
	1	48	I04	控制输入
	–	1, 2, 7, 11, 12, 25, 26, 30, 35, 36, 41	NC	不连接
	–	–	PAD	外露焊盘，用于增强散热性能，应焊接到PCB上

注：GND、PGND和散热焊盘必须在设备下方外部连接在一起。

五、总结

A5988是一款功能强大、性能卓越的四通道DMOS全桥PWM电机驱动器，具有高电压、大电流输出，多电机驱动能力，完善的保护功能和低功耗睡眠模式等特点。在实际应用中，合理的布局和接地设计对于发挥其性能至关重要。电子工程师在设计电机驱动系统时，可以充分考虑A5988的优势，以实现高效、稳定的电机控制。

大家在使用A5988的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。