Existen varios circuitos integrados de control disponibles para motores micropaso, como DIO5833, HR8833, SGM42633, drv8833 y otros. En este artículo, presentaremos los principios y el uso de estos chips.
Diagrama esquemático
Todos estos chips son circuitos integrados de control de motor con puente H doble, capaces de accionar dos motores de corriente continua o un motor paso a paso, tal y como se muestra en el siguiente diagrama:
Diagrama de bloques
Como se muestra en el diagrama de bloques siguiente, es evidente que hay dos puentes H, cada uno de los cuales corresponde a un circuito controlador y a un circuito de protección contra sobrecorriente. Además, integran un circuito de tensión de bomba interno para accionar MOSFET de lado alto. Estos dos puentes H pueden conectarse en paralelo para accionar motores de CC de alta corriente. Estos chips incorporan varias funciones de protección para salvaguardar el sistema en caso de fallos, incluyendo bloqueo por subtensión (UVLO), protección contra sobrecorriente (OCP) y apagado térmico (TSD).
Control de puente H
La siguiente tabla muestra el comportamiento de salida del puente H con diferentes lógicas de entrada.
Al considerar las rutas de corriente que se describen a continuación, queda claro cómo el cambio de la dirección de la corriente de la bobina logra el movimiento hacia adelante y hacia atrás. La caída rápida/caída lenta se utiliza para abordar el problema de la rueda libre de las bobinas inductivas cuando el accionamiento se detiene. La caída rápida permite la caída de corriente a través del diodo del cuerpo del MOSFET, lo que da como resultado una rápida caída de corriente, mientras que la caída lenta utiliza ambos MOSFET en un modo de conducción de lado bajo, lo que reduce la resistencia del bucle y provoca una disminución más lenta de la corriente. La caída rápida proporciona una caída rápida de la corriente con cambios de velocidad lentos, similar al «deslizamiento», mientras que la caída lenta ofrece una caída lenta de la corriente con cambios de velocidad rápidos, similar al «frenado».
Ajuste actual
Cada puente H tiene una resistencia de detección de corriente, y cuando la caída de tensión a través de la resistencia alcanza los 200 mV (es decir, la tensión del pin xISEN VTRIP), el comparador interno invierte su salida, apagando la salida. Después de un tiempo, cuando el voltaje del pin xISEN cae por debajo de VTRIP y el estado de la entrada permanece sin cambios, la salida se habilita de nuevo. Este ciclo se repite, restringiendo la corriente en la bobina (bobinado) a un valor fijo. Ajustar la corriente es tan sencillo como configurar la resistencia xISEN. En el caso de los motores de CC, esto sirve principalmente para limitar las corrientes de arranque y de bloqueo (demasiado lentas o demasiado rápidas). En el caso de los motores paso a paso, se utiliza después de cada excitación por impulsos debido a la naturaleza inherente de los motores paso a paso. Por lo tanto, en el caso de los motores paso a paso, esta resistencia se puede ajustar para controlar la corriente, de modo que una corriente más alta produzca un campo magnético más fuerte, limitado por la corriente máxima de la bobina.
En el caso de los motores paso a paso, la salida del variador siempre se asemeja a una forma de onda similar a la PWM para mantener la corriente de salida por debajo del valor establecido, como se muestra en el siguiente diagrama:
Protección contra sobrecorriente (OCP)
La protección contra sobrecorriente se refiere a que el circuito detecta una condición de sobrecorriente en el puente H y lo apaga para protegerlo. Al mismo tiempo, el pin nFAULT emite una señal baja para indicar un fallo. Es fundamental distinguir esto del control de corriente descrito anteriormente. Son cuestiones totalmente diferentes, pero a menudo se confunden en algunos artículos que afirman erróneamente que cuando el voltaje del pin xISEN alcanza VTRIP, el pin nFAULT cambia. Esto es inexacto.
Apagado térmico (TSD)
Es muy sencillo: cuando la temperatura supera un determinado umbral, el dispositivo entra en este estado y nFAULT emite una señal baja. Una vez que la temperatura desciende hasta un determinado nivel, se reanuda el funcionamiento normal. Al diseñar software o hardware, es importante evitar este problema modificando la lógica de control o implementando mejores métodos de disipación del calor.
Bloqueo por subtensión (UVLO)
Cuando la tensión de alimentación VM cae por debajo del umbral de bloqueo, todos los circuitos se apagan y toda la lógica interna se reinicia. Simultáneamente, nFAULT emite una señal baja. El funcionamiento normal puede reanudarse una vez que se recupera la tensión.
Diseño y maquetación
Al diseñar el chip, coloque el circuito de alimentación en el lado izquierdo y las entradas lógicas en el lado derecho para obtener un rendimiento óptimo.
