DRV8825 Support de moteur pas à pas, courant élevé

Description

Ce produit est une carte de support ou une carte de dérivation pour le pilote de moteur pas à pas DRV8825 de TI ; nous vous recommandons donc de lire attentivement la fiche technique du DRV8825 (1 Mo pdf) avant d'utiliser ce produit. Ce pilote de moteur pas à pas vous permet de contrôler un moteur pas à pas bipolaire jusqu'à 2.2 A de courant de sortie par bobine (voir la section Considérations sur la dissipation de puissance ci-dessous pour plus d'informations). Voici quelques-unes des principales caractéristiques du pilote :

Interface simple de contrôle de pas et de direction
Six résolutions différentes: étape complète, demi-étape, étape 1 / 4, étape 1 / 8, étape 1 / 16 et étape 1 / 32
Commande de sortie de courant réglable avec une puissance maximale, ce qui vous permet d'utiliser des tensions supérieures à la tension nominale de votre moteur pas à pas pour atteindre des vitesses de pas plus élevées
Contrôle de hachage intelligent that sélectionne automatiquement le mode de décroissance actuel correct (décroissance rapide ou décroissance lente)
Tension d'alimentation maximale de 45 V
Régulateur intégré (aucune alimentation en tension logique externe requise)
Peut s'interfacer directement avec les systèmes 3.3 V et 5 V
Coupure thermique en cas de surchauffe, de surintensité et de sous-tension
Protection contre les courts-circuits et les charges court-circuitées
PCB en cuivre à 4 couches de 2 oz pour une meilleure dissipation thermique
Plaque de masse à souder exposée exposée sous le circuit intégré du pilote au bas du circuit imprimé
La taille, le brochage et l'interface du module correspondent à ceux de nos supports de pilote de moteur pas à pas A4988 à bien des égards (voir le bas de cette page pour plus d'informations)

Nous proposons également un support de pilote de moteur pas à pas DRV8824 that peut servir de substitut direct au support DRV8825 lors de l'utilisation de moteurs pas à pas à courant plus faible. Le DRV8824 ne peut fournir que 0.75 A par bobine sans dissipateur thermique (1.2 A max avec un refroidissement adéquat), mais il possède des résistances de détection de courant plus grandeshat permettent de meilleures performances de micropas que la porteuse DRV8825 à faibles courants. La seule façon de distinguer notre support DRV8824 du support DRV8825 est par les marquages ​​sur le circuit intégré du pilote; si vous avez un mélange des deux, vous pourriez envisager de les marquer (il y a un carré vierge sur la sérigraphie inférieure que vous pouvez utiliser pour cela).

Notes that nous réalisons plusieurs autres pilotes de moteur pas à pas that peut être utilisé comme alternatives pour ce module (et remplacements de remplacement dans de nombreuses applications):

Le support DRV8834 fonctionne avec des tensions d'alimentation moteur aussi basses que 2.5 V, ce qui le rend adapté aux applications basse tension.
Le support DRV8880 offre une limitation de courant dynamiquement évolutive et « AutoTune », qui sélectionne automatiquement le mode de décroissance à chaque cycle PWM pour des performances de régulation de courant optimales en fonction de facteurs tels que la résistance et l'inductance de l'enroulement du moteur et la vitesse et la charge dynamiques du moteur.
Le support de pilote de moteur pas à pas Black Edition A4988 est une version plus performante de notre support A4988 d'origine.

Ce produit est livré avec tous les composants à montage en surface, y compris le circuit intégré de pilote DRV8825, installés comme indiqué sur l'image du produit.

Ce produit est expédié individuellement emballé avec 0.1 ? broches d'en-tête mâles incluses mais non soudées ; nous proposons également une version avec des broches mâles déjà soudées. Pour les clients intéressés par des volumes plus élevés à des coûts unitaires inférieurs, nous proposons une version emballée en vrac sans broches d'en-tête et une version emballée en vrac avec des broches d'en-tête installées.
Certains moteurs pas à pas unipolaires (par exemple ceux avec six ou huit fils) peuvent être contrôlés par ce pilote en tant que moteurs pas à pas bipolaires. Pour plus d'informations, veuillez consulter les questions fréquemment posées. Les moteurs unipolaires à cinq fils ne peuvent pas être utilisés avec ce pilote.

Matériel inclus
Le support de pilote de moteur pas à pas DRV8825 est livré avec un connecteur mâle 1 × 16 broches détachable 0.1 . Les embases peuvent être soudées pour une utilisation avec des cartes d'essai sans soudure ou des connecteurs femelles 0.1 ″. Vous pouvez également souder les fils de votre moteur et d'autres connexions directement sur la carte. (Une version de cette carte avec des en-têtes déjà installés est également disponible.)

Attention : Installation des broches d'en-tête de manière àhat le côté sérigraphié est vers le haut et les composants sont vers le bas, ce qui peut limiter l'amplitude de mouvement du potentiomètre utilisé pour définir la limite actuelle. Si vous prévoyez d'installer les broches d'en-tête dans cette orientation, veuillez définir la limite de courant avant de souder les broches.

Utiliser le pilote

Schéma de câblage minimal pour la connexion à un microcontrôleur au support de pilote de moteur pas à pas DRV8824 / DRV8825 (mode pas à pas).

Connexions d'alimentation
Le pilote nécessite une tension d'alimentation du moteur de 8.2 à 45 V pour être connecté entre VMOT et GND. Cette alimentation doit avoir des condensateurs de découplage appropriés à proximité de la carte et elle doit être capable de fournir le courant attendu du moteur pas à pas.
Avertissement : cette carte porteuse utilise des condensateurs céramiques à faible ESR, ce qui la rend sensible aux pointes de tension LC destructrices, en particulier lors de l'utilisation de câbles d'alimentation de plus de quelques pouces. Dans les bonnes conditions, ces pointes peuvent dépasser la tension nominale maximale de 45 V pour le DRV8825 et endommager définitivement la carte, même lorsque la tension d'alimentation du moteur est aussi basse que 12 V. Une façon de protéger le pilote de telles pointes est de mettre un grand condensateur électrolytique (au moins 47 µF) à travers l'alimentation du moteur (VMOT) et la terre quelque part près de la carte.

Connexions moteur
Les moteurs pas à pas à quatre, six et huit fils peuvent être entraînés par le DRV8825 s'ils sont correctement connectés ; une réponse à la FAQ explique en détail les câblages appropriés.
Avertissement : Connecter ou déconnecter un moteur pas à pas alors que le driver est sous tension peut détruire le driver. (Plus généralement, recâbler quoi que ce soit pendant qu'il est sous tension pose problème.)

Taille de l'étape (et du micropas)
Les moteurs pas à pas ont généralement une spécification de taille de pas (par exemple 1.8 ° ou 200 pas par tour), qui s'applique aux pas complets. Un pilote de micropas tel que le DRV8825 permet des résolutions plus élevées en permettant des emplacements intermédiaires, obtenus en alimentant les bobines avec des niveaux de courant intermédiaires. Par exemple, piloter un moteur en mode quart de pas donnera au moteur 200 pas à pas une révolution, en utilisant quatre niveaux de courant différents.

Les entrées du sélecteur de résolution (taille de pas) (MODE0, MODE1 et MODE2) permettent la sélection parmi les six résolutions de pas selon le tableau ci-dessous. Les trois entrées de sélecteur ont 100k interne? résistances pull-down, donc en laissant ces trois broches de sélection de micropas déconnectées, on obtient un mode pas à pas complet. Pour que les modes de micropas fonctionnent correctement, la limite de courant doit être réglée suffisamment bas (voir ci-dessous) pour that la limitation de courant s'enclenche. Sinon, les niveaux de courant intermédiaires ne seront pas correctement maintenus et le moteur sautera les micropas.

MODE0
MODE1
MODE2
Résolution de Microstep

Faible
Faible
Faible
Étape complète

Haute
Faible
Faible
Demi pas

Faible
Haute
Faible
Étape 1 / 4

Haute
Haute
Faible
Étape 1 / 8

Faible
Faible
Haute
Étape 1 / 16

Haute
Faible
Haute
Étape 1 / 32

Faible
Haute
Haute
Étape 1 / 32

Haute
Haute
Haute
Étape 1 / 32

Entrées de contrôle
Chaque impulsion à l'entrée STEP correspond à un micropas du moteur pas à pas dans la direction sélectionnée par la broche DIR. Ces entrées sont toutes les deux tirées bas par défaut via 100k interne ? résistances de tirage. Si vous voulez juste une rotation dans un seul sens, vous pouvez laisser DIR déconnecté.

La puce possède trois entrées différentes pour contrôler ses états d'alimentation: RESET, SLEEP et ENBL. Pour plus de détails sur ces états d'alimentation, consultez la fiche technique. Veuillez noter that le pilote tire la broche SLEEP bas à travers un 1M interne? résistance pull-down, et il tire les broches RESET et ENBL bas à 100k interne? résistances de tirage. Ces états RESET et SLEEP par défaut sont ceux that empêcher le conducteur de fonctionner ; ces deux broches doivent être hautes pour activer le pilote (elles peuvent être connectées directement à une tension logique élevée entre 2.2 et 5.25 V, ou elles peuvent être contrôlées dynamiquement via des connexions aux sorties numériques d'un MCU). L'état par défaut de la broche ENBL est d'activer le pilote, donc cette broche peut être laissée déconnectée.

Schéma des broches nSLEEP et nFAULT sur les supports DRV8824 / DRV8825 / DRV8834.

Le DRV8825 dispose également d'une sortie FAULT that devient faible chaque fois que les FET du pont H sont désactivés en raison d'une protection contre les surintensités ou d'un arrêt thermique. La carte porteuse connecte cette broche à la broche SLEEP via une résistance 10k that agit comme un pull-up FAULT chaque fois que SLEEP est maintenu à l'extérieur, donc aucun pull-up externe n'est nécessaire sur la broche FAULT. Notes that le support comprend une résistance de protection de 1.5 k en série avec la broche FAULT that permet de connecter cette broche directement à une alimentation logique en toute sécurité, comme cela peut arriver si vous utilisez cette carte dans un système conçu pour le support A4988 compatible avec les broches. Dans un tel système, la résistance de 10k entre SLEEP et FAULT agirait alors comme un pull-up pour SLEEP, faisant du support DRV8825 un remplacement direct du A4988 dans de tels systèmes (le A4988 a un pull-up interne sur son SLEEP épingler). Pour empêcher les défauts d'abaisser la broche SLEEP, toute résistance de rappel externe que vous ajoutez à l'entrée de la broche SLEEP ne doit pas dépasser 4.7 k.
Limitation de courant

Pour atteindre des taux de pas élevés, l'alimentation du moteur est généralement beaucoup plus élevée que ce qui serait autorisé sans limitation de courant active. Par exemple, un moteur pas à pas typique peut avoir un courant nominal maximum de 1 A avec un 5 ? résistance de la bobine, ce qui indiquerait une alimentation moteur maximale de 5 V. L'utilisation d'un tel moteur avec 12 V permettrait des taux de pas plus élevés, mais le courant doit être activement limité à moins de 1 A pour éviter d'endommager le moteur.

Le DRV8825 prend en charge cette limitation de courant active et le potentiomètre de trimmer de la carte peut être utilisé pour définir la limite de courant. Votre moteur pas à pas Une façon de mettre le pilote en mode pas à pas. La limite actuelle correspondra à 0.7 fois la limite actuelle (puisque les deux bobines sont limitées à environ 70% du réglage de la limite actuelle en mode pas à pas).

Une autre façon de définir la limite de courant consiste à mesurer la tension sur la ?ref? broche et pour calculer la limite de courant résultante (les résistances de détection de courant sont de 0.100 ?). La tension de la broche ref est accessible sur un via that est encerclé sur la sérigraphie inférieure de la carte de circuit imprimé. La limite de courant se rapporte à la tension de référence comme suit:

Limite de courant = VREF × 2

Ainsi, par exemple, si vous avez un moteur pas à pas de 1 A, vous pouvez régler la limite de courant sur 1 A en réglant la tension de référence sur 0.5 V.
Remarque : le courant de la bobine peut être très différent du courant d'alimentation, vous ne devez donc pas utiliser le courant mesuré au niveau de l'alimentation pour définir la limite de courant. L'endroit approprié pour mettre votre courantomètre est en série avec l'une de vos bobines de moteur pas à pas.

Considérations de dissipation de puissance
Le circuit intégré de pilote DRV8825 a un courant nominal maximal de 2.5 A par bobine, mais les résistances de détection de courant limitent davantage le courant maximal à 2.2 A, et le courant réel que vous pouvez fournir dépend de la façon dont vous pouvez maintenir le CI au frais. La carte de circuit imprimé du support est conçue pour extraire la chaleur du circuit intégré, mais pour fournir plus d'environ 1.5 A par bobine, un dissipateur thermique ou une autre méthode de refroidissement est nécessaire.
Ce produit peut devenir suffisamment chaud pour vous brûler bien avant que la puce ne surchauffe. Soyez prudent lorsque vous manipulez ce produit et les autres composants qui y sont connectés.
Veuillez noter that mesurer la consommation de courant au niveau de l'alimentation ne fournira généralement pas une mesure précise du courant de la bobine. Étant donné que la tension d'entrée du pilote peut être nettement supérieure à la tension de la bobine, le courant mesuré sur l'alimentation peut être un peu inférieur au courant de la bobine (le pilote et la bobine agissent essentiellement comme une alimentation à découpage). De plus, si la tension d'alimentation est très élevée par rapport à what le moteur doit atteindre le courant défini, le rapport cyclique sera très faible, ce qui entraîne également des différences importantes entre les courants moyens et efficaces. De plus, veuillez noter that le courant de la bobine est fonction de la limite de courant réglée, mais il n'est pas nécessairement égal au réglage de la limite de courant. Le courant réel à travers chaque bobine change à chaque micropas. Voir la fiche technique du DRV8825 pour plus d'informations.
Diagramme schématique

Schéma de principe du support de pilote de moteur pas à pas DRV8824 / DRV8825.

Les résistances de détection de courant (R2 et R3) sur le support DRV8825 sont de 0.100 ?. Ce schéma est également disponible sous forme de pdf téléchargeable (196k pdf).
Principales différences entre DRV8825 et A4988
Le support DRV8825 a été conçu pour être aussi similaire que possible à nos supports de moteur pas à pas A4988, et il peut être utilisé en remplacement du support A4988 dans de nombreuses applications car il partage la même taille, le même brochage et la même interface de contrôle général. Il y a quelques différences entre les deux modules that faut noter cependant:

DRV8825 transporteur de moteur pas à pas.

Support de pilote de moteur pas à pas A4988, Black Edition (montré avec des résistances de détection de courant vertes d'origine de 50 m?).

La broche utilisée pour fournir une tension logique à l'A4988 est utilisée comme sortie FAULT du DRV8825, car le DRV8825 ne nécessite pas d'alimentation logique (et l'A4988 n'a pas de sortie de défaut). Notes that il est sûr de connecter la broche FAULT directement à une alimentation logique (il y a une résistance de 1.5 k entre la sortie IC et la broche pour la protéger), de sorte que le module DRV8825 peut être utilisé dans des systèmes conçus pour l'A4988 that acheminez l'alimentation logique vers cette broche.
La broche SLEEP du DRV8825 n'est pas relevée par défaut comme c'est le cas sur l'A4988, mais la carte de transport la connecte à la broche FAULT via une résistance de 10k. Par conséquent, les systèmes destinés au A4988 that acheminer l'alimentation logique vers la broche FAULT aura effectivement un pull-up de 10k sur la broche SLEEP. (Cette résistance de 10k n'est pas présente sur la version initiale (md20a) du support DRV8825.)
Le potentiomètre de limite de courant est situé à un emplacement différent.
La relation entre le réglage de limite de courant et la tension de broche de référence est différente.
Le DRV8825 offre la technologie du micropas à étape 1 / 32; A4988 ne descend que vers 1 / 16-step.
Les entrées des broches de sélection de mode correspondant à l'étape 1 / 16 sur l'A4988 donnent lieu à un micro-pas 1 / 32 sur le DRV8825. Pour toutes les autres résolutions de micropas, la sélection d’étape est la même pour le DRV8825 et l’A4988.
Les exigences de synchronisation pour les durées d'impulsion minimales sur la broche STEP sont différentes pour les deux pilotes. Avec le DRV8825, les impulsions STEP haute et basse doivent chacune être d'au moins 1.9 us; ils peuvent être aussi courts que 1 us lors de l'utilisation du A4988.
Le DRV8825 a une tension d'alimentation maximale plus élevée que le A4988 (45 V vs 35 V), ce qui signifie que le DRV8825 peut être utilisé de manière plus sûre à des tensions plus élevées et est moins susceptible d'être endommagé par les pics de tension LC.
Le DRV8825 peut fournir plus de courant que l'A4988 sans refroidissement supplémentaire (sur la base de nos tests complets : 1.5 A par bobine pour le DRV8825 contre 1.2 A par bobine pour l'A4988 Black Edition et 1 A par bobine pour le support A4988 d'origine) .
Le DRV8825 utilise une convention de dénomination différente pour les sorties du moteur pas à pas, mais elles sont fonctionnellement identiques aux broches correspondantes sur le support A4988, de sorte que les mêmes connexions aux deux pilotes entraînent le même comportement du moteur pas à pas. Sur les deux cartes, la première partie de l'étiquette identifie la bobine (vous avez donc des bobines ? A ? Et ? B ? Sur le DRV8825 et des bobines ? 1 ? Et ? 2 ? Sur le A4988).
Pour ceux qui ont des applications sensibles aux couleurs, notez that le support DRV8825 est violet.

En résumé, le support DRV8825 est assez similaire à nos supports A4988 that le schéma de connexion minimum pour l'A4988 est également une autre manière valide de connecter le DRV8825 à un microcontrôleur:

Schéma de câblage minimal alternatif pour la connexion à un microcontrôleur au support de pilote de moteur pas à pas DRV8824 / DRV8825 (mode pas à pas).

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