Obvody pro řízení krokových motorů od STMicroelectronics®

Jelikož mnoho aplikací využívá jako akční členy krokové motory, je celkem nasnadě, že výrobci integrovaných obvodů se snaží do svého sortimentu zařadit i vhodné obvody pro jejich řízení, neboť chceme-li využít plně jejich vlastností a hlavně možností, jsme postaveni před problém výběru vhodných algoritmů, musíme navrhnout ovládací výkonové členy včetně jejich ochran a mnohé další. V tento moment přichází šance pro nové obvody rodiny L648x, typy L6480 a L6482, které ulehčí návrh zařízení pro mnoho aplikací, jako například pohonu dnes všudy přítomných tiskáren štítků, lístků, stejně tak inkoustových i laserových tiskáren. Tiskárny však nejsou jedinou vhodnou aplikací pro nové obvody. L6480 a L6482 můžeme nasadit např. při konstrukci prodejních automatů, šicích strojů, pódiového osvětlení, hracích automatů, v různých medicínských zařízeních a mnohých dalších aplikacích i s velkými požadavky na vysoké ovládací proudy. Je to možné díky tomu, že nové obvody obsahují veškerou „inteligenci“ potřebnou pro generování správných signálů pro krokové motory, obsahují i budiče pro dva můstky s výkonovými tranzistory MOSFET, ale vlastní výkonové tranzistory už nejsou obsaženy. To umožňuje konstruktérovi volbu nejvýhodnějších výkonových tranzistorů s ohledem na velikost napájecího napětí a maximální požadovaný proud. Tato možnost přijde vhod zejména v případech vysokých výstupních proudů, které jsou nad možnosti plně integrovaných řešení, kterým je například před krátkým časem představený obvod L6474.

Přestože se výkonové MOSFET tranzistory připojují externě, obvody díky své propracované konstrukci nepřišly o důležité ochrany, jako například ochranu před vysokým proudem, tepelnou ochranu či ochranu před nízkým pracovním napětím. Díky těmto ochranám hovoří výrobce o těchto obvodech jako o nezničitelných („bullet proof“).

Obvody L6480 a L6482 obsahují vlastní logiku řízení krokového motoru se všemi potřebnými algoritmy a s možností mikrokrokování. V případě L6482 to je 16 mikrokroků, u L6480 to je dokonce 128 mikrokroků. Vysoký počet mikrokroků u obvodu L6480 umožňuje nový, propracovaný napěťový způsob řízení. Zatímco obvod L6482 využívá metodu prediktivního řízení proudu s adaptivním řízením poklesu proudu tekoucího motorem (tzv. predictive current control with adaptive decay), obvod L6480 využívá novou metodu, tzv. napěťové řízení motoru. Inovované proudové řízení je technicky velice propracované, proto si jej firma STMicroelectronics® nechala patentovat.

Díky vnitřní inteligenci, řadě interních registrů a sériovému rozhraní je možné pouze nastavit potřebné parametry pro řízení krokového motoru a vlastní řízení pak přenechat obvodu. Obvody jsou schopny vykonávat příkazy typu, „otáčej se“ či „natoč se do polohy x“ apod. Nadřazený mikrokontrolér pak může pouze načítáním hodnot stavového registru vyhodnocovat, zda požadovaný příkaz proběhl korektně či nastal někde problém a případně jaký. I když implementované sériové rozhraní SPI s maximálním taktem 5 MHz je více než dostatečně rychlé, je pro rychlou kontrolu na jeden pin obvodu (/FLAG) vyveden signál oznamující nadřazenému mikrokontroléru, že obvod detekoval nějakou chybu. Tento signál lze s výhodou využít pro přerušení, které pak obslouží různé chybové stavy dle stavu STATUS registru obvodů L6480 a L6482.

Oba obvody jsou zapouzdřeny do relativně malých pouzder HTSSOP36, neboť největší zdroje tepla, kterými jsou výkonové spínací polem řízené tranzistory, nejsou integrovány na čipu. Napájecí napětí obvodů může být v rozsahu 7, 5 V až 85 V, přičemž řídicí část obvodů je napájena napětím 3, 3 V. Konstruktéři však pamatovali i na starší aplikace, takže logické výstupy obvodů jsou kompatibilní s 5 V logikou.

Oba výše představené obvody velmi zjednodušují návrh interfejsových částí aplikací, takže konstruktéři se mohou soustředit na vlastní vývoj aplikací a přenechat řízení krokových motorů těmto novým obvodům.

Aktuální informace o novinkách od firmy STMicroelectronics® nejen z této, ale i mnoha dalších oblastí můžete najít na webových stránkách www.st.com. Cenové nabídky je pak možné vyžádat u distributorů.