纳芯微双极性步进电机驱动芯片NSD8389介绍

2025-03-28 来源：elecfans

本文导读

步进电机作为位置控制的执行元件在汽车电子系统中被广泛应用。纳芯微公司针对汽车上的步进电机应用推出双极性步进电机驱动芯片-NSD8389 ,可以帮助客户快速可靠地进行步进电机控制。

NSD8389是一款双极性步进电机驱动芯片，支持最大1.5A驱动电流，适用于汽车上的步进电机应用，包括前灯位置、HUD中的投影仪调节执行器以及用于热管理应用的其他阀门等。该芯片控制简单，支持整步、半步和细分驱动方式，还可调节多种关断电流衰减模式，实现步进电机平稳运行。您是否在寻找一款步进电机驱动芯片?不妨来了解一下这款芯片。

NSD8389产品亮点

芯片特点：

双极性步进电机驱动器，最大1.5A满量程电流，900mΩ典型RDS(ON) (HS + LS);

4.5 v至36v工作电压;

支持SPI控制STEP / DIR ，也支持IO的方式控制STEP / DIR，步进频率最大支持100KHz;

可编程步进模式：整步、半步、微步，最大支持256微步;

可编程输出阶段压摆率/死区时间，可选衰减模式;

集成内部电流传感器的电流调节回路：可编程关闭时间、可选择的ON消隐时间、

VREF引脚电压决定最大驱动电流，寄存器配置值决定使用的驱动电流 ;

用于降低EMC的扩频功能;

睡眠模式下非常低的功耗，仅10uA;

16bit SPI，支持菊花链;

封装为HTSSOP24或VQFN24，符合AEC-Q100一级标准，符合RoHS & REACH;

保护功能：

VS欠压关闭输出、过流保护、过温警告和过温关断、开路检测、基于BEMF的堵转检测、错误指示输出。 NSD8389芯片优势：

芯片内部集成MOS，RDS(ON)值较小，最大驱动电流1.5A可满足很多小型步进电机控制;

可通过VREF和寄存器值自由调节驱动电流，适配不同功率的步进电机;

支持整步、半步和细分驱动方式，最高256细分,控制由芯片完成，不需要写额外的控制算法;

低功耗模式功耗极低;

具有相位计步器，便于高精度的位置控制。

应用方向

NSD8389控制步进电机的控制框图如图1所示。

图1 NSD8389步进电机控制框图

步进驱动器激活

步进电机模式控制的输出功率级和真值表的激活如表1所示。

表1 NSD8389芯片使能控制表

步进控制模式选择

总共可以选择十一种不同的步进模式，从标准全步进到高达1/256的高分辨率微步进，具体取决于应用程序所需的步进分辨率。设置CONFIG_3寄存器STEPPER_MED [3：0]位，以根据需要选择步进模式。

表2 模式选择

步进更新&方向控制

步进脉冲/方向控制，可以通过STEP /DIR数字输入管脚直接由微控制器I/O控制，也可以使用SPI写寄存器控制。一个典型的使用例子是步进更新使用MCU输出PWM由IO控制，方向则通过SPI控制。满刻度电流设置

满标度电流由两个因素决定：一个因素是VREF引脚上的外部输入，另一个因素是CONFIG_1寄存器的IFS_ADC [3：0]设置值，满刻度电流计算公式如下：

I_FS=VREF/2.2×IFS_DAC[3:0]

保护和诊断

过流保护

集成的过流保护功能提供半桥高边防止对地短路或半桥低边防止对电池短路。线圈电流通过半桥高边(VS ->高边->OUTx)或流入半桥低边(OUTx->低边->GND)，一旦超过IOC过电流阈值，电流滤波器tOC就会启动，内部过电流电路也会限制短路电流。

过流状况持续tOC时间后，触发过流保护。因此，相对应半桥(包括高侧和低侧)被禁用，并且OC状态位将报告触发OC的相应HS或LS，参见STA_0和STA_1寄存器描述。nFault引脚也被置为低。表3 过流保护电气参数

开路检测

在步进模式下，在每个激活的输出级中监控负载电流，以便在ON状态下检测开路负载。从任何脉宽调制电流调节周期开始，如果线圈电流在连续脉宽调制周期内超过tOL的时间没有达到电流限制，则在状态寄存器中设置相应的开路负载位(STA 2寄存器中的OPL_OUTA或OPL_UTB位，STA 0寄存器中的OPL位)。OL状态位(STA 0和STA 2对应位)被锁存，直到写入RST_FLT位“1”或当开路负载条件消失时EN引脚接收到故障清除短脉冲。表4 开路检测电气参数

堵转检测

芯片内部集成反电动势检测电路，根据线圈BEMF电压测量值与CVLL阈值之间的比较结果，设备断言并报告相应的标志位。

如果转换值持续x次低于CVLL阈值(x等于CONFIG_14寄存器值中的CV_STALL_NUM[2：0]位)，则STA_0和STA_2中的STALL标志位被设置。CVLL和STALL标志都不会影响设备的工作状态。如果CONFIG_5寄存器中的STALL_NMASK_FLT被设置，STALL信号可以链路到nFault引脚。

典型应用

NSD8389可应用于汽车的前大灯调节器、HUD(抬头显示)和热管理中的控制执行器，其驱动步进电机硬件电路设计很简单，图2为典型的外围电路设计。