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L6506是一款可以檢測并監控步進(jìn)電機或其他相類(lèi)似設備電流的線(xiàn)性集成電路�？膳c功率驅動(dòng)級芯片像L293D、L298N，L6201/02/03配套使用，針對感性負載組成恒流驅動(dòng)電路。 L6506可以針對兩相雙極或四相單極性電機配置。圖1是L6506配套L298N實(shí)現的雙極性電機驅動(dòng)電路。圖2中的電路實(shí)現了一個(gè)四相單極性電機驅動(dòng)電路。在這兩個(gè)電路中，L6506用于監控每個(gè)電機繞組內的電流。其工作原理是通過(guò)監測流過(guò)檢測電阻(Rsense)上的電壓來(lái)監測電流，利用脈寬調制控制使電流維持在某個(gè)設定的值。芯片內部的振蕩器負責驅動(dòng)雙路斬波器，引腳1上的阻容網(wǎng)絡(luò )就是用于設置工作頻率，其計算方法如下： 
R1 > 10 Kohm
圖1. L6506在兩相雙極步進(jìn)電機中的應用電路圖 芯片內部振蕩器提供脈沖信號，使兩個(gè)觸發(fā)器置位，然后觸發(fā)器產(chǎn)生輸出信號，將外部的功率驅動(dòng)器激活。一旦輸出被激活后，感性負載中的電流開(kāi)始增加。當負載繞組中的電流達到預設峰值時(shí)，檢測電阻(Rsense)上的電壓等于輸入的參考電壓(Vref)，對應的比較器將其觸發(fā)器復位，這樣就會(huì )使功率驅動(dòng)器輸出斷開(kāi)，并通過(guò)一個(gè)回流通道，使電流逐漸變弱，直到下一個(gè)振蕩器脈沖出現。通過(guò)選擇檢測電阻(Rsense)的阻值和輸入參考電壓Vref利用下面的方程式，可以設定每個(gè)繞組內的峰值電流。其計算方法如下：
圖2. L6506在四相單極步進(jìn)電機中的應用電路圖 振蕩器的最小輸出脈寬值是由振蕩器(RC)的脈寬值或施加到SYN管腳上的信號來(lái)決定的，內部振蕩器用于為同步輸入（SYN）提供窄脈沖，在設計中應仔細考慮這個(gè)脈寬。在某些應用中，我們會(huì )使同步輸入的脈寬比導通管開(kāi)通(Turn on)延遲時(shí)間略長(cháng)。這是因為開(kāi)關(guān)噪聲和反向恢復電流流過(guò)檢測電阻(Rsense)，使比較器檢測到高于峰值的電流值。L6506是采用這樣一種設計，內部的觸發(fā)器是主導的器件，所以，每當同步輸入是“低”狀態(tài)時(shí)，即便比較器同時(shí)施加了復位信號，觸發(fā)器的Q輸出仍是“高”態(tài)。如果同步輸入脈寬足夠大，如圖3所示，在發(fā)生開(kāi)關(guān)瞬變事件時(shí)，能夠阻止觸發(fā)器置位，可使該器件忽略這個(gè)錯誤數據。當使用內部振蕩器時(shí)，通過(guò)更改引腳1上的電容值，可以修改脈寬,提高電容值將會(huì )增大脈寬。
圖3：負載電流和同步脈寬
圖4：振蕩電路和波形 振蕩器的器件選擇是決定電路性能的關(guān)鍵，從圖4中我們不難看出，除外部電阻和電容外，還要考慮內阻，工作頻率方程式是：
通過(guò)觀(guān)察圖4，我們可以發(fā)現同步脈沖的有效時(shí)間(T2)和同步信號的無(wú)效時(shí)間(T1) 以及占空比的方程式 :
把方程4和5代入方程6，然后求解R1的阻值，可以得出下面的外部器件的方程式：
觀(guān)看方程4，我們不難發(fā)現，當R1在最大值和Ri在最小值時(shí)， T2的脈寬最小。因此，當估算方程7時(shí)，為保證所需的脈寬，Ri的最小值應為700歐姆(1KW–30%)。 當同時(shí)帶有多個(gè)負載時(shí)使振蕩器保持同步，為避免多個(gè)器件使用的地線(xiàn)噪聲問(wèn)題，可以把每個(gè)器件的同步（SYNC）引腳都連至主器件的振蕩輸出引腳，沒(méi)有使用的振蕩器（R/C）的阻容引腳接地，如圖5所示。 通過(guò)給同步(SYNC)引腳施加同步脈沖，可以使這些器件與外部電路同步。但輸出的最小開(kāi)通（ON）時(shí)間仍由輸入脈沖決定，從而設定最小平均輸出電流。
圖5. 同步多個(gè)器件 L6506可配合一個(gè)全橋驅動(dòng)器，用于雙極性電機，如圖1所示；或者配合一個(gè)四路達林頓復合晶體管陣列，用于四相單極性電機 ，如圖2所示。對于每一種配置，都可以利用如圖6所示的四相輸入實(shí)現整步或半步控制。
圖6. 步進(jìn)電機驅動(dòng)的輸入信號 單極性電機的回流通道是經(jīng)過(guò)一個(gè)二極管，而雙極性電機的回流通道是經(jīng)過(guò)一個(gè)二極管和一個(gè)下橋臂晶體驅動(dòng)器。當實(shí)現一個(gè)半步電機控制時(shí)，L6506的兩路輸出在一相的半步中都將保持低態(tài)。這是因為，當驅動(dòng)一個(gè)雙極性電機時(shí)，電機繞組的電流衰減時(shí)間可能很長(cháng)。所以可以將功率級(L298N)輸出設為低，使得電流快速衰減。 因為每個(gè)通道的輸入參考電壓Vref都是獨立的，可以獨立設置每個(gè)負載的電流，因此，該器件可用于實(shí)現微步驅動(dòng)或實(shí)現不同的的峰值電流和保持電流驅動(dòng)，只需要通過(guò)改變Vref的值就可以實(shí)現。如果不想用昂貴的D/A器件來(lái)得到正弦波或可變的Vref，我們可以利用一種簡(jiǎn)單的方法來(lái)實(shí)現。將微控制器輸出的PWM通過(guò)一個(gè)低通濾波器從而得到變化的Vref,如圖7。假定PWM輸出從0-5V。那么輸出的電壓是
圖7：通過(guò)PWM得到可變的Vref 目前意法半導體采用新的BCD工藝，推出了POWERSPIN系列產(chǎn)品，其中L6207，L6227將斬波和功率驅動(dòng)器集成到了一起來(lái)實(shí)現電流控制。其工作原理不同于L6506的恒定工作頻率，采用的是恒定“OFF”時(shí)間來(lái)實(shí)現，其“ON”時(shí)間由電機線(xiàn)圈繞組的特性和供電電壓決定，所以對于不同的負載其工作頻率是變化的，但仍然采用斬波方法實(shí)現恒定電流控制。 作者：意法半導體公司Thomas Hopkins，原野 |
