活新特器件应用A3955SB步进电机驱动芯片及其应用西北工业大学韩英桃胡亚山的特点、引脚功能和工作原理给出了-种性价比较高的实用电路。

分类号：TP273：B文章编号：1006 1概述A3955SB是美国Allegro公司生产的二相步进电机驱动专用芯片。一片A3955SB可驱动一相电机绕组，其工作电压可达50V，电流可达1.5A.A3955SB内部的3位非线性数模转换器与内部PWM电流控制相结合可实现步进电机的全、1々、1/、1/运行模式。而内部PWM电流控制电路和外部电压相结合则可用于决定电流的工作模式（快衰减模式、慢衰减模式、混合衰减模式）。同时，A3955SB芯片还提供有完善的保护措施，其中包括过温保护、过流保护及欠压保护等功能。

2引脚功能和主要特点流的峰值；引脚3（RC）：此端与地之间的一个RC并联网络可决定PWM电流调节的固定关断时间tf同时，该端的电容还可用来决定电流敏感比较器的输出无效时间，以防止在相输入改变或数模转换器输入发生变化时导致错误的过流检测；般为5V；引脚7（PHASE）：此端的电平可用于决定流过负载的电流方向。当PHASE端输入发生变化时，S3955SB器件内部将产生约s的死区时间，以防止出现电流直通现象；引脚80）：三位非线性数模转换器输入端的2.1引脚功能A3955SB有两种封装形式，一种是16脚的DIP封装（A3955SB），另一种是16引脚的SOIC封装（A3955SLB），两种封装的电特性完全相同，为A3955SB的引脚排列图。各引脚说明如下：引脚1（PFD）：该端用于确定工作模式；引脚2（REF）：此端电压与电流取样电阻RS及数模转换器输入D0、D、D2―起可用于决定输出电A395SB引脚图最高位；引脚9（D，）：三位非线性数模转换器输入端的中间位；一个分别与电机绕组的一端相连；引脚11（SENSE）：在此端接一个电流取样电阻可检测负载电流；引脚14（D0）：三位非线性数模转换器输入端的最低位；2.2主要特点输出电流在1.5A以内连续可调；3.2驱动电路相桥式电路，通过逻辑电路对驱动电路的控制可使驱动电路工作在电流快衰减模式、电流慢衰减模式或电流混合衰减模式。所谓电流混合衰减模式是指在固定关断时间内，一部分时间电路工作在慢衰减模式，另一部分时间工作在电流快衰减模式。Vifd端的电压与工作模式的关系如表2所列。

中，电流快衰减时间占整个固定关断时间tff的比例可由下式来计算：活带有内部PWM电流控制功能；活具有3位非线性数模转换模式；活具有快、混合（快/慢）慢电流衰减模式；活具有过流、欠压和过温保护功能。

3功能原理A3955SB本质上是一个利用数字量输入控制输出电流的芯片。其输入为三位非线性数模转换器DAC的三个输入端，输出OUTa与OUTB可分别接在两相电机中一相绕组的两端。同时，芯片的PHASE端决定着电流的方向是从OUTaOUE还是OUTBOUTa.其具体实现主要通过数模转换、逻辑控制、驱动三个部分来共同完成。所示为A3955SB的内部功能。

3.1数模转换电路A3955SB中的数模转换器为三位非线性DAC转换器。通过设置2脚的电压Vref与电流采样电阻Rs可确定流过电机绕组的最大电流Imax，其关系式如下：D2、D、D输入与负载电流的设置关系如表1所列。从表1可以看出，数模转换器的输出并非线性。通过这样设计可更好地调节电流波形以使其近似为正弦波，从而使电机能够稳定运行。

PFD端外电阻的连接方法表1DAC真值表DAC输人端电流比例不输出描述电流慢衰减楔式电流棍合衰减模式电流快衰减模式3.3逻辑控制电路逻辑控制电路主要用来产生PWM波形以实现电机的恒流驱动，同时实现过温、过流保护及防止驱动管桥臂出现直通现象。

在逻辑控制电路中有两个比较重要的参数W和Tk其中Of为PWM波形的固定关断时间，其内部PWM电流控制电路可用一个锁存器来控制晶体管的截止时间，实际上，f可由接在3脚的RC网络来确定。

当负载电流加但未达到电流敏感比较器的门限值H时，RC端的电压约为0. 6Vx.而其一旦达到IvPWM锁存器将由电流敏感比较器复位，同时RC端电压将衰减到约0. 22Vcc.这时PWM锁存器将又被置位并使晶体管导通，负载电流重新开始加，PWM周期循环，从而维持恒定的电流。

加时，PWM频率将减小，开关损耗将下降，负载电流波形也会得以改善，电磁干扰将减小，电流纹波将加。可以通过选择不同te的值来优化这些参数。

工作时，可由下式决定：在由不工作状态转变为正常工作状态时，由下列公式决定：实用驱动电路一种简单实用的步进电机驱动电路，具体电路见所示。该电路由一片AT89C2051和两片A3955SB及外围电路构成，两片A3955SB分别接在一个两相步进电机的两个绕组上，以用来完成对步进电机的驱动控制。

件编程完成对A3955SB的逻辑控制。通过调节CP端的输入脉冲信号频率可改变步进电机的转速。

U/D为正/反转选择输入信号，其值可由程序检测。U/D=1时，电路执行正转程序；0=0，则执行反转程序。

DIV为细分选择输入信号。本驱动器根据系统需要设计了两种运行方式，其中DIV=1选择1/2细=0选择1/细分。

结论本驱动器己经在某步进电机伺服系统中得到了成功的应用。实践证明，该系统可靠性高，线路结构简单，是一种性价比较高的应用电路。
 
 
 
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