★ FEATURED ARTICLE 在需要精密电流控制和微步驱动的电机应用中工程师常常面临一个选择是用简单的电压驱动芯片还是寻找一颗能够精确调节电流、支持多种衰减模式、并实现微步驱动的专业驱动芯片电压驱动方案虽然简单但无法精确控制电机电流导致转矩波动大、噪声高、低速性能差而专业电流驱动芯片则能实现恒流驱动、微步控制和低噪声运行从根本上提升电机系统的性能。率能半导体推出的SS6810H正是一款为满足这一需求而设计的PWM电流驱动双极低功耗电机驱动集成芯片。它具有两路H桥驱动最大输出32V/1A RMS。输入接口采用PARA-IN的驱动方式电流衰减模式可选择为快衰减、慢衰减和混合衰减且可以任意设置快衰减与慢衰减的比例从而更平稳高效地控制电机驱动。此外采用单一电源供电可以有效地简化系统级设置的难度。SS6810H采用ETSSOP20封装可以有效改善散热性能符合ROHS规范。从POS打印机和标签打印机的走纸电机与切纸电机到安防相机的云台电机和变焦电机从办公自动化设备的进纸电机和扫描电机到舞台灯光的旋转和俯仰电机——本文将深入解析SS6810H的核心特性及其最适配的应用战场。一、10V-32V宽电压 1A RMS电流驱动能力 双路H桥 → 中高压精密驱动的性能标杆SS6810H的推荐工作电压范围为10V至32V这一宽范围精准覆盖了工业设备、办公自动化和安防系统中常见的多种供电方案。12V适配器、24V工业总线、24V电池组、甚至32V上限均落在工作区间内。电源电压绝对最大额定值为38V为24V系统在负载突甩或发电机调节时产生的电压尖峰留出了充足的安全裕量。SS6810H具有两路H桥驱动每路可提供最大1A RMS的电流驱动能力。这一电流水平足以驱动POS打印机中的走纸电机和切纸电机、安防相机中的云台电机、办公自动化设备中的进纸电机以及舞台灯光中的旋转和俯仰电机。两路H桥可以独立控制两个直流电机也可以组合驱动一台步进电机步进电机驱动支持全步、半步和四分之一步模式。低导通电阻是SS6810H的一大亮点。上管导通阻抗典型值为0.71Ω下管导通阻抗典型值为0.39ΩIO1ATa25℃。在1A负载条件下H桥上的导通压降约为1A×(0.710.39)1.1V电机两端可获得接近电源电压的有效驱动电压。从损耗角度计算1A电流下H桥总损耗约1²×1.11.1W在ETSSOP20封装中通过PCB铜皮散热温升可控。数据手册特别提醒VCC引脚需外接0.1μF高频电容和47μF电解电容以吸收电机向电源释放的能量稳定电源电压避免IC因突变电压过高而被直接击穿。二、PWM电流驱动 2bits电流控制 4个电流台阶 → 精密电流调节与微步驱动SS6810H最核心的差异化优势在于其PWM电流驱动和精密的电流调节功能。通过电机绕组的电流由固定PWM周期进行电流调节PWM周期由CR管脚上连接的电阻和电容决定。当H桥开启时通过电感绕组的电流以一定的速率上升该速率由直流电压和电感绕组共同决定。一旦电流到达设置的斩波阈值关断H桥阻止电流继续上升直到下一个PWM周期开始。SS6810H具有2bits电流控制提供4个电流台阶。通过I01、I11、I02、I12输入引脚设置每个桥的VREF输入电压与感应电阻设定的电流比例逻辑关系为当Ix0和Ix1都为0时相对电流为100%满量程斩波电流当Ix00Ix11时相对电流为67%当Ix01Ix10时相对电流为33%当Ix0和Ix1都为1时H桥不工作且无电流流过。满量程100%的斩波电流计算公式为ICHOP VVREF / (5 × RRNFx)。例如如果使用0.2Ω感应电阻VREF引脚是1V满量程100%的斩波电流为1V / (5 × 0.2Ω) 1.0A。设置67%时电流为0.67A设置33%时电流为0.33A。这一精密的电流控制能力使SS6810H能够实现步进电机的微步驱动在全步、半步和四分之一步模式下精确控制电机转矩和位置。SS6810H还集成了自动电流检测屏蔽周期tonMIN在输出刚导通时避免RNFx尖峰引起的误检测。这一功能不需要外部进行任何设置屏蔽周期也定义了H桥MOS管的最小导通时间。CR充电时间tonMIN和放电时间tdischarge由外部元件根据公式设定tonMIN和tdischarge合计产生斩波周期tCHOP。建议使用电容值在470pF至1500pF的电容器最佳的tonMIN和tCHOP设置可以减少电机驱动噪声同时保持最小失真地输出电流波形。三、可任意设置快慢衰减比例的电流衰减模式 → 平稳高效控制的核心SS6810H的电流衰减模式可选择为快衰减、慢衰减和混合衰减且通过MTH管脚可以任意设置快衰减与慢衰减的比例从而更平稳高效地控制电机驱动。慢衰减模式在电流衰减过程中电机线圈间的电压差较小电流缓慢下降输出电流纹波小有利于保持较大的电机转矩。这种衰减模式适用于全步模式或低频率半步或四分之一步模式。快衰减模式快衰减比慢衰减更快地减小电流极大地减少了输出电流波形的失真。然而快衰减会产生更大的输出电流纹波从而降低通过电机的总平均电流可能导致电机转矩降低和功率损耗增加。快衰减可用于高频率半步或四分之一步驱动。混合衰减模式SS6810H允许混合衰减模式这有助于改善单独使用快衰减或慢衰减所产生的问题。在这种模式下芯片在慢衰减和快衰减之间自动切换在不增加输出电流纹波的情况下改善了电流控制特性。混合衰减模式通过将衰减周期分成两部分来操作第一部分芯片工作于慢衰减模式剩下部分芯片工作于快衰减模式。如果在第一部分衰减期间输出电流没有达到设定的电流阈值则芯片仅工作于快衰减模式。通过设置MTH管脚的电压值可以设置任意比例快衰减和慢衰减的混合衰减模式使工程师能够根据电机特性和应用需求灵活优化驱动性能。四、微步驱动模式全步、半步、四分之一步 → 精密位置控制SS6810H通过设置PARA-IN驱动模式即输入相应的电机控制信号可以驱动步进电机工作于全步模式、半步模式和四分之一步模式。数据手册给出了详细的控制序列和转矩矢量实例。全步模式由PHASE1和PHASE2两个逻辑信号控制两相电流交替切换实现最基本的步进驱动。半步模式A由PHASE1、PHASE2、I01I11和I02I124个逻辑信号控制在两相之间插入中间电流台阶实现半步驱动。半步模式B由PHASE1、PHASE2、I01、I11、I02和I12共6个逻辑信号控制提供更精细的半步驱动。四分之一步模式由PHASE1、PHASE2、I01、I11、I02和I12共6个逻辑信号控制通过4个电流台阶的组合实现四分之一步驱动提供更平滑的位置控制和更低的运行噪声。这一微步驱动能力使SS6810H特别适合需要精密位置控制和低噪声运行的应用如舞台灯光的精确调焦、安防相机的平滑云台控制、办公自动化设备中的精密进纸等。五、集成保护UVLO/OCP/OTP与低功耗待机 → 安全与节能兼顾SS6810H集成了全面的保护功能确保芯片在异常工况下的安全性和可恢复性。过温保护TSD芯片内置热关断电路当芯片温度升至160℃以上时H桥关断当温度降至140℃以下时自动恢复正常工作。数据手册特别提醒即使当TSD工作时如果外部环境继续加热过热会导致芯片破坏。过流保护OCP芯片内置过流保护电路当设置的阈值电流持续超过2.5μs时关断H桥4.5ms后芯片自动重新上电工作。过流保护电路的唯一目的是防止集成电路在不规则的使用情况下烧坏如电机输出短路而不是用来作为保护或安全设置。低压保护UVLO芯片内置低压保护功能当施加到VCC管脚的电压在8.2V以下时H桥电路不工作该开关电压具有0.3V迟滞以防止噪声等误操作。SS6810H具有待机模式。当PS管脚为低电平时芯片进入待机模式待机电流典型值仅0.4mA。当PS管脚为高电平时芯片进入工作模式静态电流典型值为1.25mAPSHVREF3V无负载。逻辑输入管脚内置下拉电阻确保在MCU未初始化或引脚悬空时芯片处于待机状态避免误动作。六、典型应用场景解析POS打印机与标签打印机POS打印机通常包含走纸电机和切纸电机两个直流有刷电机。SS6810H的双通道H桥可以同时驱动这两个电机一颗芯片完成全部电机控制。PWM电流驱动可实现恒流控制确保走纸平稳、切纸可靠。内置刹车功能确保切纸电机快速停止提高切纸精度。ETSSOP20封装通过底部散热焊盘提供良好的散热能力适合打印机连续工作的需求。安防相机安防相机中的云台电机、变焦电机、聚焦电机通常需要精密的位置和速度控制。SS6810H的微步驱动能力全步、半步、四分之一步可实现云台的平滑旋转和精确定位PWM电流驱动确保变焦和聚焦电机的恒流控制内置保护确保相机在异常情况下安全停机。办公自动化设备扫描仪、复印机、传真机等设备中常需要多个电机协同工作如进纸电机、扫描头移动电机、出纸电机等。SS6810H的双通道设计可减少芯片数量简化系统结构。宽电压范围适配12V或24V供电系统微步驱动能力可实现扫描头的精密移动。内置保护确保设备在卡纸等异常情况下安全停机。舞台灯光舞台灯光中的旋转电机、俯仰电机、调焦电机等通常需要精确的位置控制和低噪声运行。SS6810H的微步驱动能力可实现灯光的平滑旋转和精确调焦PWM电流驱动确保电机在不同速度下都能获得稳定的转矩。可任意设置快慢衰减比例的电流衰减模式可优化电机运行的平稳性和噪声表现。游戏与机器人游戏机中的振动马达、机器人中的轮式驱动和关节电机等需要正反转和调速控制。SS6810H的H桥全桥驱动支持前进、后退、停止和刹车PWM接口可实现无级调速。双通道设计可同时驱动两个电机微步驱动能力可用于机器人的精密关节控制。七、选型建议与结语SS6810H在率能半导体直流电机驱动产品线中占据“32V/1A、双通道H桥、PWM电流驱动、微步控制”的独特位置。对于需要精密电流控制和微步驱动的中高压步进电机应用SS6810H是理想选择。其PWM电流驱动和2bits电流控制可实现恒流驱动和微步控制快慢衰减比例可设置可优化电机运行的平稳性和噪声表现双通道H桥可同时驱动两个直流电机或一台步进电机。结语SS6810H不是一颗追求极致参数的电机驱动芯片而是一颗在10V至32V电压范围内追求“PWM电流驱动、2bits电流控制、微步驱动、可设置快慢衰减比例、全面保护、ETSSOP20封装”的双极低功耗电机驱动集成芯片。它用双路H桥和1A RMS电流驱动能力实现了两个直流电机或一台步进电机的驱动用10V-32V宽电压范围覆盖了12V和24V系统的多种供电方案用PWM电流驱动和2bits电流控制实现了精密的恒流控制和微步驱动用可任意设置快慢衰减比例的电流衰减模式优化了电机运行的平稳性和噪声表现用过温保护、过流保护和低压保护守住了芯片可靠性的多重防线。从POS打印机的走纸切纸到安防相机的云台变焦从办公自动化设备的进纸扫描到舞台灯光的旋转俯仰——SS6810H正在用一颗ETSSOP20芯片的“精密电流驱动”为中高压步进电机驱动场景提供当前最具集成度的解决方案。对于正在寻找一颗“10V-32V工作、双通道H桥、1A RMS、PWM电流驱动、2bits电流控制、微步驱动、可设置快慢衰减比例、ETSSOP20封装”步进电机驱动芯片的工程师而言SS6810H是您精密电机驱动设计中的理想之选。
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