多模式I2C接口步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片解決方案

現(xiàn)如今步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用，如家電及智能設(shè)備，需要以更低的系統(tǒng)成本實(shí)現(xiàn)更靈活的電機(jī)控制、更安全的電機(jī)保護(hù)以及先進(jìn)的診斷功能。同時(shí)隨著終端產(chǎn)品使用步進(jìn)電機(jī)的數(shù)量增多，需要額外增加外圍IO擴(kuò)展，導(dǎo)致系統(tǒng)成本增加。

Chipown向各位工程師推薦功能強(qiáng)大的PN7716步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片（雙通道H橋）！PN7716可以通過(guò)單一I2C通信總線實(shí)現(xiàn)多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的級(jí)聯(lián)，大幅減少控制IO數(shù)量，并且具備靈活的控制模式選擇、詳細(xì)的故障診斷和增強(qiáng)的保護(hù)功能，不但能減少系統(tǒng)外圍器件，降低系統(tǒng)成本和減小尺寸，也能使得系統(tǒng)更加智能。

PN7716亮點(diǎn)

01.I2C接口級(jí)聯(lián)控制

將多個(gè)從設(shè)備PN7716的SCL腳和SDA腳分別接在一起，然后連接到主設(shè)備MCU的I2C接口上，可實(shí)現(xiàn)單一I2C的通信總線控制多個(gè)從設(shè)備PN7716，連接方式如下圖1所示。

圖1 PN7716驅(qū)動(dòng)：僅需8個(gè)IO口

以驅(qū)動(dòng)6個(gè)步進(jìn)電機(jī)舉例，應(yīng)用帶I2C接口的PN7716與普通步進(jìn)驅(qū)動(dòng)PN7715（圖2）相比，PN7716方案僅需8個(gè)IO口，而PN7715方案則需要24個(gè)IO口，是前者的3倍。因此，使用PN7716的I2C級(jí)聯(lián)控制多個(gè)步進(jìn)電機(jī)，大幅節(jié)省了所需MCU控制管腳，降低了系統(tǒng)成本及面積。

圖2 PN7715驅(qū)動(dòng)：需24個(gè)IO口

02.多種控制接口可選

PN7716可通過(guò)配置I2C寄存器，選擇多種控制模式，用戶根據(jù)實(shí)際應(yīng)用自主選擇。

4-pin接口

驅(qū)動(dòng)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)；也可驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流有刷電機(jī)，實(shí)現(xiàn)全功能；

圖3 4-pin 驅(qū)動(dòng)一個(gè)步進(jìn)

2-pin接口

驅(qū)動(dòng)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)：整步運(yùn)行；也可驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流有刷電機(jī)：與4-pin模式比，節(jié)約兩個(gè)MCU接口；

圖4 2-pin 驅(qū)動(dòng)一個(gè)步進(jìn)

并聯(lián)橋接口

用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)直流有刷電機(jī)，提供兩倍的持續(xù)電流（2A）；

圖5：并聯(lián)橋模式驅(qū)動(dòng)一個(gè)直流有刷

獨(dú)立橋接口

提供4個(gè)獨(dú)立半橋驅(qū)動(dòng)，輸出兩種狀態(tài)：上管導(dǎo)通，連接到VM；下管導(dǎo)通，連接到GND。

圖6 獨(dú)立橋模式驅(qū)動(dòng)

03.故障保護(hù)與診斷

PN7716內(nèi)部集成欠壓（UVLO）、過(guò)溫（OTP）、輸出過(guò)流（OCP）、輸出開(kāi)路檢測(cè)（OLD）等保護(hù)功能，MCU可以通過(guò)I2C讀取內(nèi)部錯(cuò)誤狀態(tài)寄存器，進(jìn)行詳細(xì)的故障診斷，再進(jìn)行相應(yīng)的控制，其中OLD開(kāi)路檢測(cè)功能是非常強(qiáng)大和有用的診斷功能。

開(kāi)路檢測(cè)在芯片退出睡眠模式或者上電時(shí)起作用，通過(guò)配置控制寄存器，也能設(shè)置隨時(shí)開(kāi)路檢測(cè)；OLD功能，可根據(jù)OUT負(fù)載連接方式不同（以一相H橋OUT1、OUT2為例）分為以下三種：

a.OUT1與OUT2間接負(fù)載：

如圖7所示，PN7716上電，IC內(nèi)部SW1_HS與SW2_LS閉合，電流從AVDD經(jīng)OUT1、負(fù)載，流向OUT2、GND，通過(guò)檢測(cè)內(nèi)部對(duì)應(yīng)電阻分壓，當(dāng)OL比較器輸出高，路徑電流小于設(shè)定值，判定輸出開(kāi)路；

圖7 全橋連接的開(kāi)路檢測(cè)

b.OUT1與VM間接負(fù)載：

如圖8所示，PN7716上電，IC內(nèi)部SW1_ LS閉合，電流從VM經(jīng)負(fù)載、OUT1，流向內(nèi)部、GND，通過(guò)檢測(cè)內(nèi)部對(duì)應(yīng)電阻分壓，當(dāng)OL比較器輸出高，路徑電流小于設(shè)定值，判定輸出開(kāi)路；

圖8 負(fù)載連接到VM的開(kāi)路檢測(cè)

c.OUT1與GND間接負(fù)載：

如圖9所示，PN7716上電，IC內(nèi)部SW1_ HS閉合，電流從AVDD經(jīng)OUT1、負(fù)載，流向GND，通過(guò)檢測(cè)內(nèi)部對(duì)應(yīng)電阻分壓，當(dāng)比較器輸出高，路徑電流小于設(shè)定值，判定輸出開(kāi)路；

圖9 負(fù)載連接到GND的開(kāi)路檢測(cè)

PN7716性能介紹及競(jìng)品對(duì)比

01主要特性

圖10 PN7716封裝腳位圖

?寬電壓范圍：2.7V～18V

? 低導(dǎo)通電阻：0.7Ω（HS+LS）

?單通道1A持續(xù)電流，并聯(lián)2A持續(xù)電流

? 具有I2C接口，支持多設(shè)備運(yùn)行，支持寄存器配置及診斷狀態(tài)讀取

?多種控制接口可選：4-pin接口、2-pin接口、并聯(lián)橋接口、獨(dú)立橋接口

? 輸入管腳兼容5V/3.3V

?異常保護(hù)功能：UVLO、OTP、OCP、OLD（開(kāi)路檢測(cè)）

02與國(guó)外競(jìng)品對(duì)比總結(jié)

小結(jié)：PN7716對(duì)比海外競(jìng)品xxx8847S，在導(dǎo)通內(nèi)阻、功率管耐壓等方面還更有優(yōu)勢(shì)。

審核編輯：湯梓紅