Tersedia berbagai jenis IC penggerak untuk motor stepper mikro, seperti DIO5833, HR8833, SGM42633, DRV8833, dan lain-lain. Dalam artikel ini, kami akan membahas prinsip kerja dan cara penggunaan chip-chip tersebut.
Diagram Skematik
Semua chip ini adalah IC pengendali motor dual H-bridge, yang mampu menggerakkan dua motor DC atau satu motor stepper, seperti yang ditunjukkan pada diagram di bawah ini:
Diagram Blok
Seperti yang terlihat pada diagram blok di bawah ini, jelas terlihat bahwa terdapat dua jembatan H, dengan masing-masing jembatan H dilengkapi sirkuit penggerak dan sirkuit perlindungan arus berlebih. Selain itu, mereka mengintegrasikan sirkuit tegangan pompa internal untuk menggerakkan MOSFET sisi atas. Kedua H-bridge ini dapat diparalelkan untuk menggerakkan motor DC arus tinggi. Chip-chip ini dilengkapi dengan berbagai fitur perlindungan untuk melindungi sistem jika terjadi gangguan, termasuk penguncian tegangan rendah (UVLO), perlindungan arus berlebih (OCP), dan pematian termal (TSD).
Pengendalian H-Bridge
Tabel di bawah ini mencantumkan perilaku keluaran jembatan H pada logika masukan yang berbeda.
Dengan mempertimbangkan jalur arus yang dijelaskan di bawah ini, menjadi jelas bagaimana perubahan arah arus kumparan dapat menghasilkan gerakan maju dan mundur. Mode peluruhan cepat/peluruhan lambat digunakan untuk mengatasi masalah putaran bebas pada kumparan induktif saat penggerak berhenti. Mode peluruhan cepat memungkinkan arus meluruh melalui dioda tubuh MOSFET, sehingga menghasilkan penurunan arus yang cepat, sedangkan mode peluruhan lambat menggunakan kedua MOSFET dalam mode konduksi sisi bawah, yang mengurangi resistansi loop dan menyebabkan penurunan arus yang lebih lambat. Penurunan cepat memberikan penurunan arus yang cepat dengan perubahan kecepatan yang lambat, mirip dengan "meluncur", sedangkan penurunan lambat menawarkan penurunan arus yang lambat dengan perubahan kecepatan yang cepat, mirip dengan "pengereman".
Penyesuaian Arus
Setiap H-bridge dilengkapi dengan resistor pengukur arus, dan ketika penurunan tegangan pada resistor tersebut mencapai 200 mV (yaitu tegangan pin xISEN pada VTRIP), komparator internal akan membalikkan keluaran, sehingga mematikan keluaran. Setelah beberapa saat, ketika tegangan pin xISEN turun di bawah VTRIP dan status input tetap tidak berubah, keluaran diaktifkan kembali. Siklus ini berulang, membatasi arus dalam kumparan (belitan) ke nilai tetap. Menyesuaikan arus semudah mengkonfigurasi resistor xISEN. Untuk motor DC, ini terutama untuk membatasi arus start-up dan stall (terlalu lambat atau terlalu cepat). Untuk motor stepper, hal ini digunakan setelah setiap eksitasi pulsa karena sifat inheren motor stepper. Oleh karena itu, untuk motor stepper, resistor ini dapat disesuaikan untuk mengontrol arus, dengan arus yang lebih tinggi menghasilkan medan magnet yang lebih kuat, yang dibatasi oleh arus kumparan maksimum.
Pada motor langkah, keluaran penggerak selalu berbentuk gelombang yang mirip dengan PWM untuk menjaga arus keluaran tetap di bawah nilai yang ditetapkan, seperti yang ditunjukkan pada diagram di bawah ini:
Perlindungan Arus Berlebih (OCP)
Perlindungan arus berlebih mengacu pada mekanisme sirkuit yang mendeteksi kondisi arus berlebih pada H-bridge, lalu mematikannya sebagai tindakan perlindungan. Bersamaan dengan itu, pin nFAULT mengeluarkan sinyal rendah untuk menandakan adanya gangguan. Sangat penting untuk membedakan hal ini dari pengendalian arus yang dijelaskan di atas. Keduanya merupakan hal yang sama sekali berbeda, namun sering kali disalahartikan dalam beberapa artikel yang secara keliru menyatakan bahwa ketika tegangan pin xISEN mencapai VTRIP, status pin nFAULT akan berubah. Hal ini tidak akurat.
Pemadaman Termal (TSD)
Hal ini cukup sederhana: ketika suhu melampaui ambang batas tertentu, perangkat akan masuk ke kondisi ini, dan nFAULT akan mengeluarkan sinyal rendah. Setelah suhu turun ke tingkat tertentu, operasi normal akan kembali berjalan. Saat merancang perangkat lunak atau perangkat keras, penting untuk mencegah masalah ini dengan mengubah logika kontrol atau menerapkan metode pembuangan panas yang lebih baik.
Penguncian Tegangan Rendah (UVLO)
Ketika tegangan suplai VM turun di bawah ambang batas penguncian, semua sirkuit akan dimatikan, dan seluruh logika internal akan direset. Pada saat yang sama, nFAULT mengeluarkan sinyal rendah. Pengoperasian normal dapat dilanjutkan kembali setelah tegangan pulih.
Desain dan Tata Letak
Saat merancang chip, letakkan rangkaian daya di sisi kiri dan input logika di sisi kanan untuk mendapatkan kinerja yang optimal.
