步进电机驱动低边电流检测，为什么要加外部电路

1万 · 2023-4-24 08:07

DRV8952是一款高度集成的半桥驱动器件，内置4个半桥栅极驱动器、8个MOSFET和电流放大器。内部放大器在 40% 至 100% 的额定电流下提供 5% 的精度（参见表 1）。此文章将提供一种外部电路方案，不仅可以支持更高的电流检测精度，而且适用于大多数步进电机驱动应用中的低边电流检测的工作情况。

表格1

DRV8952 提供两种封装：44 引脚 HTSSOP (DDW) 封装和28 引脚 HTSSOP (PWP) 封装。如果系统需要更高的电流检测精度，可以选择带有独立接地结构的封装来满足控制算法。

在国内很多步进电机驱动方案商大多是常用低边开关进行慢续流，并且依据流过下桥采样电阻的电流来做闭环控制以控制电机正反转以及调速。请参考下图1。我们以A相电流检测为例：

图1

当图1MOS管M6&M8缓慢续流时，电流Isb从电感A- àM8 àRs2 àM6 àA+流出。

电流Isb波形如图 2 中的通道 1 所示。由于信号必须调制到 0~3.3V，然后才能将其输入到DSP的 ADC。因此总是需要一个放大器来将Isb信号修改为 3.3V，以将其发送到 DSP 的 ADC。正常调制后的波形参考通道 2蓝色正弦波。

图2（注：调制信号并不一定为正弦波，ADC电流跟步进电机相电流强相关，相电流跟转速相关。）

由于 DRV8952 采用高边开关进行电流检测，所以一旦在使用 DRV8952 时如需要考虑到这种低边电流检测的控制算法，就需要通过添加外部电路来实现。

下面解释在步进驱动器应用中使用低边开关检测电流时为什么需要额外添加外部电路。

图三

在数据表 7.2 功能框图中，内部电流采样 Isen1/Isen2 用于高边开关电流检测。

对于 DDW 封装，将对应于同一 H 桥的 IPROPI 输出连接在一起。 IPROPI1 和 IPROPI2 连接在一起时，表示在驱动和慢续流（高边再循环）模式下步进电机线圈 A（连接在 OUT1 和 OUT2 之间）的电流。同样，连接在一起的 IPROPI3 和 IPROPI4 将代表线圈 B 电流。当两个 IPROPI 引脚连接在一起时，有效电流镜增益典型值为 424 μA /A。应相应地选择从组合 IPROPI 引脚到地的电阻器。

图四

但这会导致在慢续流期， Ipropi只输出零，输出极性只会是单一极性，不能像分立方案那样用兼容的控制算法修改。图五蓝色波形是将Ipropi1&2引脚连接在一起进行测试，只测试出蓝色单极波形。

图五

在这种情况下，不能像数据表中说明的那样直接使用ipropi输出信号。需要在 DRV8952DDWR 外围添加一个外部电路。

由于 DRV8952DDWR 的每组半桥是采用单独的接地功能，可以像图1的分立原理图一样扩展每个接地。

图六

只需在各相半桥的低边放置采样电阻即可得到正/负调制波形被采样到DSP中。

图七下面的黄色波形是在将其发送到 DSP 之前经过放大器采样的。采样电流为峰峰值1.65V。然后通过偏置电压提升至0~3.3V并传送至DSP ADC。

图七
此外部电路除了可以实现低边开关做慢续流的电流检测外，还可以定制选用更高精度的采样电阻实现比内部分流电阻（5%）更高精度的电流检测。