EVAL6228QR参考设计板——DMOS全集成步进电机驱动器评估方案

引言

作为电子工程师，在步进电机驱动设计上常常追求高效与紧凑。今天要和大家分享的是AN2757应用笔记中介绍的EVAL6228QR参考设计板，它是DMOS全集成步进电机驱动器L6228Q的评估板。这块板子实现了一个典型应用，可用于驱动两相双极步进电机，最大直流电流可达1A。而且，由于L6228Q的封装尺寸小（QFN 5 x 5 mm，32引脚），PCB也非常紧凑（27 x 32 mm），对于空间要求较高的设计十分友好。大家在实际项目中是否也会优先考虑这种小尺寸的设计方案呢？

文件下载：EVAL6228QR.pdf

演示板引脚连接

引脚类型与功能

名称	类型	功能
VS	电源	桥A和桥B的电源
PGND	接地	电源接地端
CLOCK	逻辑输入	步进时钟输入
CW/CCW	逻辑输入	选择旋转方向（高电平 = 顺时针；低电平 = 逆时针）
CONTROL	逻辑输入	衰减模式选择器（高电平 = 慢衰减；低电平 = 快衰减）
HALF / FULL	逻辑输入	步进模式选择器（高电平 = 半步；低电平 = 整步）
EN	逻辑输入/输出	芯片使能（高电平有效）。低电平时，所有功率DMOS管关闭（桥A和桥B）
RESET	逻辑输入	复位引脚（低电平有效）。低电平时，相位序列发生器复位到初始状态（状态1）
DIAG	逻辑输入	诊断引脚。低电平时，指示过流或过热事件
SGND	接地	信号接地端
REFA	模拟输入	桥A电流控制器参考电压
REFB	模拟输入	桥B电流控制器参考电压
OUT1A	功率输出	桥A输出1
OUT2A	功率输出	桥A输出2
OUT1B	功率输出	桥B输出1
OUT2B	功率输出	桥B输出2

这些引脚的设计为我们提供了丰富的控制选项，大家在设计过程中是否会根据引脚功能灵活调整控制策略呢？

引脚工作机制

步进时钟输入CLOCK用于施加时钟信号，该信号决定内部状态机的进度。通过拉低RESET线可以将其复位到初始状态。为了实现PWM电流控制，需要为驱动器的每个通道提供模拟参考电压。可以通过外部电压轨和地之间的电阻分压器轻松获得固定参考电压（可以是为微控制器或应用的其余部分供电的电压轨）。另外，不使用DAC获得可变电压的一种非常简单的方法是对微控制器的PWM输出进行低通滤波。

演示板电气规格与元件清单

电气规格

参数	值
电源电压范围（VS）	8 V至52 V DC
RMS输出电流额定值（OUT x）	最大1.4 A
开关频率	最大100 kHz
电压参考范围（REFA，REFB）	0至 +5 V
输入和使能电压范围	0至 +5 V
工作温度范围	-25°C至 +125°C
L6228Q结到环境的热阻	42°C/W

这些参数为我们在实际应用中选择合适的电源、控制频率等提供了重要依据。大家在设计时是否会严格按照这些参数来选择外围元件呢？

元件清单

元件参考	元件值	元件描述
C1	220 nF / 25 V	电容器
C2	220 nF / 63 V	电容器
C3	100 µF / 63 V	电容器
C4	10 nF / 25 V	电容器
C5	5.6 nF	电容器
C6, C7	820 pF	电容器
C8, C9	220 nF	电容器
D1	BAT46SW	二极管
R1, R2, R3, R4, R5, R8	100 kΩ 5% 0.25 W	电阻器
R6, R7	100 kΩ 1% 0.25 W	电阻器
R9, R10	0.4 Ω 1 W	电阻器
R11, R13	20 kΩ 1% 0.25 W	电阻器
R12, R14	2 kΩ 1% 0.25 W	电阻器
U1	L6228Q	VFQFPN5x5封装的步进电机驱动器

元件功能分析

• 输入线CW/CCW、CONTROL、HALF / FULL、EN和RESET通过下拉电阻接地，将低逻辑电平设置为默认值。可以施加外部信号来更改每个输入状态。
• D1、C1和C4构成电荷泵电路，为高端集成MOSFET产生电源电压。由于电压和电流在较高频率下切换，这些元件通过短路径连接，以最大程度减少对其他电路的感应噪声。
• R1和C5用于过流保护集成电路（使用表3中的值时，禁用时间t DISABLE约为200 µs，延迟时间t DELAY约为1 µs）。
• R6、C6和R7、C7用于将两个PWM通道的关断时间t OFF设置为约50 µs。关断时间应根据电机电气特性和电源电压通过更改R6、C6和R7、C7的值进行调整。
• R11、R12、C8和R13、R14、C9是低通滤波器，通过微控制器的PWM输出提供外部参考电压。

电路板布局

板子采用了GND区域来改善IC的散热。其布局和元件放置都有一定的合理性，在高频信号处理和散热方面有不错的设计。大家在布局时是否也会考虑这些因素，采取什么样的布局策略来优化板子性能呢？

总结

EVAL6228QR参考设计板为我们提供了一个驱动两相双极步进电机的优秀解决方案。它的紧凑设计、丰富的控制功能以及详细的电气规格和元件清单，为电子工程师在步进电机驱动设计上提供了很大的便利。不过在实际应用中，我们还需要根据具体的项目需求，灵活调整元件参数和控制策略，以达到最佳的驱动效果。大家在使用类似的评估板时有什么经验可以分享呢？欢迎在评论区交流。