Existem vários ICs de acionamento disponíveis para motores microstepper, como DIO5833, HR8833, SGM42633, drv8833 e outros. Neste artigo, apresentaremos os princípios e o uso desses chips.
Diagrama esquemático
Esses chips são todos ICs de controle de motor com ponte H dupla, capazes de acionar dois motores CC ou um motor de passo, conforme mostrado no diagrama abaixo:
Diagrama de blocos
Conforme o diagrama de blocos abaixo, é evidente que existem duas pontes H, com cada ponte H correspondendo a um circuito driver e um circuito de proteção contra sobrecorrente. Além disso, eles integram um circuito de tensão de bomba interno para acionar MOSFETs do lado alto. Essas duas pontes H podem ser colocadas em paralelo para acionar motores CC de alta corrente. Esses chips incorporam vários recursos de proteção para proteger o sistema em caso de falhas, incluindo bloqueio por subtensão (UVLO), proteção contra sobrecorrente (OCP) e desligamento térmico (TSD).
Controle H-Bridge
A tabela abaixo lista o comportamento de saída da ponte H sob diferentes lógicas de entrada.
Ao considerar os caminhos de corrente descritos abaixo, fica claro como a mudança na direção da corrente da bobina permite o movimento para frente e para trás. O decaimento rápido/decaimento lento é usado para resolver o problema de rotação livre das bobinas indutivas quando o acionamento para. O decaimento rápido permite o decaimento da corrente através do diodo do corpo do MOSFET, resultando em uma queda rápida da corrente, enquanto o decaimento lento usa ambos os MOSFETs em um modo de condução do lado inferior, reduzindo a resistência do loop e causando uma diminuição mais lenta da corrente. A decaimento rápido proporciona um decaimento rápido da corrente com mudanças lentas de velocidade, semelhante a "desacelerar", enquanto o decaimento lento oferece um decaimento lento da corrente com mudanças rápidas de velocidade, semelhante a "frear".
Ajuste atual
Cada ponte H possui um resistor sensor de corrente e, quando a queda de tensão no resistor atinge 200 mV (ou seja, a tensão do pino xISEN VTRIP), o comparador interno inverte sua saída, desligando a saída. Após um período, quando a tensão do pino xISEN cai abaixo de VTRIP e o status da entrada permanece inalterado, a saída é ativada novamente. Esse ciclo se repete, restringindo a corrente na bobina (enrolamento) a um valor fixo. Ajustar a corrente é tão simples quanto configurar o resistor xISEN. Para motores CC, isso serve principalmente para limitar as correntes de partida e de estolagem (muito lentas ou muito rápidas). Para motores de passo, ele é usado após cada excitação de pulso devido à natureza inerente dos motores de passo. Portanto, para motores de passo, esse resistor pode ser ajustado para controlar a corrente, com uma corrente mais alta produzindo um campo magnético mais forte, limitado pela corrente máxima da bobina.
Para motores de passo, a saída do acionamento sempre se assemelha a uma forma de onda semelhante à PWM para manter a corrente de saída abaixo do valor definido, conforme mostrado no diagrama abaixo:
Proteção contra sobrecorrente (OCP)
A proteção contra sobrecorrente refere-se ao circuito que detecta uma condição de sobrecorrente na ponte H, desligando-a para proteção. Simultaneamente, o pino nFAULT emite um sinal baixo para indicar uma falha. É crucial distinguir isso do controle de corrente descrito acima. São assuntos totalmente diferentes, mas muitas vezes confundidos em alguns artigos que afirmam incorretamente que, quando a tensão do pino xISEN atinge VTRIP, o pino nFAULT muda. Isso é impreciso.
Desligamento térmico (TSD)
Isso é simples: quando a temperatura excede um determinado limite, o dispositivo entra nesse estado e o nFAULT emite um sinal baixo. Depois que a temperatura diminui para um determinado nível, a operação normal é retomada. Ao projetar software ou hardware, é importante evitar esse problema alterando a lógica de controle ou implementando métodos melhores de dissipação de calor.
Bloqueio por subtensão (UVLO)
Quando a tensão de alimentação VM cai abaixo do limite de bloqueio, todos os circuitos são desligados e toda a lógica interna é reiniciada. Simultaneamente, nFAULT emite um sinal baixo. A operação normal pode ser retomada assim que a tensão for restaurada.
Design e layout
Ao projetar o chip, coloque o circuito de alimentação no lado esquerdo e as entradas lógicas no lado direito para obter um desempenho ideal.
