本帖最后由 guoying329 于 2017-3-1 15:02 编辑
MS419XX系列低压、低噪声、低震动步进电机驱动芯片使用性能探究
最近大华乐橙系列的家用监控摄像头、海康萤石系列的家用监控摄像头、上海小蚁家用监控摄像头、上海创米家用监控摄像头等云台的X、Y轴驱动都使用了MS41909、MS41939的低压步进电机驱动芯片；很多机芯的Focus、Zoom、Iris也使用了MS41908、MS41909。现在我们来探究一下MS419XX系列低压步进电机驱动使用性能与使用方法。
图1是MS419XX系列步进电机驱动的内部框图，从规格书上看，MS419XX工作电压范围3V-5.5V，最大输出电流500mA，是恒压驱动，没有电流反馈调整，输出电流大小只与占空比和负载有关。从规格书看，芯片内部已经完成细分、转速、所走步数，设置完之后，从VDFZ管脚输入固定频率脉冲，电机就可以连续转动了。这个过程不需要MCU过多地参与。
图2为芯片初始化流程图，按照流程图，设置如下：
1、首先把20H寄存器设置为0x1e03，即把PWMMODE设为0x1e，PWMRES设为0，那么根据PWM计算表达式，此时PWM频率为27MHz/（0x1e X 2^3）= 112.5KHz，DT1延时 = 3 X303us，延时约1ms。
2、22H寄存器设置为0x0002，即PHMODAB[5:0]=0，DT2A = 2；就是设置驱动器A与驱动器B相位相差90°，DT2A = 2 X303us = 606us延时
3、23H寄存器设置为0x7878，即PPWA[7:0]、PPWB[7:0]都设置为0x78，调整输出负载电流，占空比输出 = PPWX / （PWMMODE X 8）= 120 / (30 X 8) = 50%
4、24H寄存器配置为0x0410，即MICR0AB[1:0]= 0，设为256细分，ENDISAB = 1，使能AB驱动器输出，PSUMAB = 0x10，即设置每个VDFZ上升沿到来，步进电机走 0x10/ 8 = 2步距角。
5、25H寄存器设置为0x1AB5，即INTCTAB[15:0]= 0x1AB5，该值是设定步进电机每个微步的运行时间，按照此值，每个正弦波运行时间为：0x1AB5 X 111ns*256 = 194.3ms。而一个正弦波周期走4个步距角，比如电机步距角为1.8°，那么转速为1.8°X 4/194.3ms =37.1°/s，以上公式都是基于规格书所给的，经过实测，非常精确。
6、以上5个步骤是设定AB电机的，到此，步进电机已经能够正常工作，CD电机的设置也可以参考此值设置，如果设置CD电机，那么应该要按照以下设置：27H设为0x0002，28H设为0x7878，29H设为0x0410，2AH设为0x1AB5。
MS419XX的SPI属于高速4线SPI，最高SPI时钟可达5MHz，配置完以上寄存器之后，连续给VDFZ脉冲，电机就能够连续转动了；给一个VDFZ脉冲，电机只运行所设定的步数，然后就会停止，带电流保持力矩，直到下一个VDFZ脉冲到来。
下面测试两个不同转速下，相电流波形，通过相电流波形可以判断，电机转动的电流，细分效果。我选用10mH电感、内阻为12Ω、步距角为1.8°的42步进电机测试，图3为占空比为90%，角速度为约为124.1°/s的相电流波形。从图中可以看出，峰峰值电流为773mA（电流探头1mV对应10mA），相电流最大值为773/2=386.5mA。图4为占空比为90%，角速度为约为327.3°/s的相电流波形，占空比没有变化，但是角速度提高之后，相电流衰减比较严重，这也是恒压驱动的最大的缺点，但是恒压最大的优点是低噪、低震动，这又是恒流驱动无法达到的。为了拟补恒压驱动转速不同，相电流不同的缺点，通过不同的转速分段改变占空比的方法，基本是电流恒定，这样就综合了恒压驱动与恒流驱动的优点，图5为占空比为132%，角速度为约为327.3°/s的相电流波形，经过调整占空比，角速度一样的情况下相电流也能保持一致。
从实际测试情况来看，MS419XX系列的低压步进电机驱动，加了占空比补偿之后，电机转动效果，无论是力矩、转动噪声、震动、电机平稳性都表现地非常优秀。对于一些小云台噪声、震动要求高的，使用MS419XX系列确实是不错的选择，特别是现在家庭监控都有语音功能，对噪声要求就更高了，这也是海康、大华、上海小蚁、上海创米等大公司都使用其来驱动的原因了。
经过查询，MS419XX系列竟然是一家国产的IC设计公司设计的，不禁感叹国产IC设计发展真是快呀，技术越来越成熟先进了。进他们官网看了还有MS3989、MS4988、MS4998等等步进电机驱动IC，也有MS4931、MS8829等BLDC驱动。
该公司名称是：杭州瑞盟科技有限公司，大家感兴可以上他们官网多看看，看有什么新奇的驱动IC，欢迎大家一起研究讨论。
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