MS3988描述

MS3988/MS3988N 是一款四通道 DMOS 全橋驅(qū)動器，可以驅(qū)動兩個步進電機或者四個直流電機。每個全橋的驅(qū)動電流在 36V 電源下可以工作到 1.2A。

MS3988/MS3988N 集成了固定關(guān)斷時間的 PWM 電流校正器，以及一個 2bit 的非線性 DACs（數(shù)模轉(zhuǎn)換器），可以工作在全步進，半步進，四分之一步進，正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)以及待機模式。PWM 電流校正器使用混合衰減模式，可以減小音頻電機噪聲，提高步進精度以及降低功耗。芯片還內(nèi)置內(nèi)部同步整流控制電路以降低 PWM 工作時的功耗。

芯片集成的保護電路有熱關(guān)斷遲滯，低壓關(guān)斷保護（UVLO）以及翻轉(zhuǎn)電流保護，因此可以不需要特定的電源啟動次序。

主要特點

■36V 輸出

■四通道全橋

■雙步進電機驅(qū)動

■大電流輸出

■３.３Ｖ和５Ｖ邏輯

■同步整流

■內(nèi)置ＵＶＬＯ

■過熱保護

■翻轉(zhuǎn)保護

應用

●安防監(jiān)控

●舞臺燈

●玩具

●機器人技術(shù)

●醫(yī)療設備

封裝圖

內(nèi)部框圖

管腳圖

管腳說明圖

功能描述

器件特性

MS3988/MS3988N 可以驅(qū)動兩個步進電機或四個直流電機，也可以驅(qū)動一個步進電機加兩個直流電機。輸出 H 全橋為四個 N 型 DMOS 驅(qū)動管，受控于脈動寬度調(diào)制電路（PWM）。每個 H 全橋的輸出峰值電流由 Rsensex 和 Vrefx 共同決定。

如果輸入被拉高到 VDD 電平，推薦接一個高值的限流上拉電阻，以防止過壓。輸入腳包括PHASEX，I0x，I1x。

內(nèi)部 PWM 電流控制原理

每個 H 全橋帶有固定衰減時間的 PWM 電流控制電路，使得負載電流不超過設定值 ITRIP。初始時，H 橋?qū)堑囊粚υ绰?DMOS 驅(qū)動管打開，電流流入電機和電路檢測 Rsense 電阻。當 Rsense 上的電壓等于 VREF 端口電壓時，電流檢測比較器重置 PWM 鎖存器，關(guān)斷源端 DMOS 驅(qū)動管。

最大電流限制由 Rsense（Rs）電阻大小以及 VREF 端的電壓共同決定，最大電流公式如下：

ITripMax=VREF /（3*Rs）

每個步進電流限制 ITrip 都是最大電流限制 ITripMax 的百分比。步進電流 ITrip 的計算公式：

ITrip =（% ITripMax/100）* ITripMax其中% ITripMax 見步進次序表。

另外注意，應用中 Rsense 上的最大電壓值不要超過±500mV。

固定關(guān)斷時間

內(nèi)部的 PWM 控制電路集成一固定時間脈沖來關(guān)斷驅(qū)動器，關(guān)斷時間 toff 內(nèi)置為 30us。

無效時間

在內(nèi)部電路控制使得輸出發(fā)生變化時，此功能可以關(guān)斷輸出電流檢測比較器，以防止輸出誤檢測，比如說過沖電流，嵌位二極管的反向恢復電流，輸出電容引起的反向傳輸?shù)鹊?。無效時間設置為 1us。

控制邏輯

器件與控制器的通信通過標準的 I1，I0，PHASE 工業(yè)接口，通過控制，可以實現(xiàn)全，半與四分之一步長模式。每個 H 橋設置了獨立的 VREF 腳，所以通過動態(tài)地控制 VREF 腳，可以得到更高精度的步長控制。

電荷泵（CP1 與 CP2）

電荷泵電路產(chǎn)生一個比 VBB 高的電源來驅(qū)動 H 橋的源端 DMOS 管。應用中由于充放電的需要，CP1 與 CP2 間需要接一個 0.1uF 的陶瓷電容。VCP 與 VBBx 之間也需要接一個 0.1uF 的陶瓷電容來存儲電荷。

關(guān)斷功能

當超過結(jié)溫，VCP 過低等意外出現(xiàn)時，輸出被關(guān)斷。在啟動時，低壓關(guān)斷電路（UVLO）可以關(guān)斷輸出。

同步整流

當內(nèi)部固定衰減時間電路觸發(fā)，PWM 關(guān)斷起作用時，負載電流會產(chǎn)生回流。MS3988/MS3988N同步整流電路在電流衰落的過程中，會打開相應的 DMOS 管，用 Rdson 電阻來短接寄生體二極管，可以有效降低功耗。當檢測到零電流時，同步整流被關(guān)斷以防止負載電流反向。

混合衰減模式

H 橋工作在混合衰減模式；如下圖所示，當電流達到限流值時，進入快速衰減模式，持續(xù)時間為整個衰減模式的 30.1%（tFD）；然后系統(tǒng)進入慢速衰減模式。在快衰減與慢衰減轉(zhuǎn)換期間，驅(qū)動器會被關(guān)斷 600ns（死區(qū)時間），此設置可以有效防止橋穿通現(xiàn)象。如下圖 2 圖 3 所示，在死區(qū)時間，同步整流不再起作用，芯片只工作在快速和慢速衰減模式下。

典型應用圖

應用說明

直流電機控制

芯片集成四路 H 橋驅(qū)動，毎路都設置了獨立的 PWM 電流控制電路，所以可以驅(qū)動四個1.2A 電流的直流電機。應用中可以通過 VREF 腳設置最大電流，使用 PWM 信號控制 I0，I1，phase 腳來控制電機的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，待機。

版圖制作

印刷電路板需要使用厚地板。為了獲得更好的性能與散熱，MS3988/MS3988N 最好能直接焊接在板上。在 MS3988/MS3988N 的背面是金屬散熱片，直接焊在 PCB 外露板上可以將熱量發(fā)散到其他層。

版圖地線

為了減小地電位漂移問題，須在 PCB 板中靠近芯片的位置設置一個單點低阻的特殊地線。一般地，MS3988/MS3988N 的散熱片與 PCB 板的接觸地線位置是理想的特殊地線位置。低阻的特殊地線可以有效防止地電平漂移和保證電源電壓的穩(wěn)定性。下圖是一個示意圖，說明如何在芯片的底部設置特殊的地線，既當做低阻地接觸，同時接到散熱片。

SENSE 腳設置

Sense 腳電阻 RSx 必須通過一個低阻的通路到地線，因為 RSx 會流過大電流，并且產(chǎn)生一精確的反饋電壓到 sense 比較器。長的地線會產(chǎn)生額外電阻，形成不確定的電壓降，降低

sense 比較器的精度。

當選擇 sense 電阻時，注意保證工作中 sense 腳的電壓不要超過正負 500mV。


審核編輯 黃昊宇