DRV8452DDWR [TI]
具有智能调优、失速检测和自动扭矩功能的 48V 双路 H 桥步进电机驱动器 | DDW | 44 | -40 to 125;
| 型号： | DRV8452DDWR |
| 厂家： | 
TEXAS INSTRUMENTS |
| 描述： | 具有智能调优、失速检测和自动扭矩功能的 48V 双路 H 桥步进电机驱动器 | DDW | 44 | -40 to 125 电机 驱动 驱动器 |
| 文件： | 总115页 (文件大小：4458K) |
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DRV8452
ZHCSN95A –AUGUST 2022 –REVISED DECEMBER 2022
DRV8452：可实现高效率和无噪声运行的50V、5A 步进电机驱动器
1 特性
3 说明
• 为您提供的
DRV8452 是一款宽电压、大功率、高性能步进电机驱
动器。该器件支持高达 48V 的电源电压，以及具有
100mΩ HS + LS 导通电阻、能够支持高达 5A 电流的
集成MOSFET。
– 具有STEP/DIR 引脚的SPI 或H/W 接口
– 最高1/256 的微步进分度器
• 4.5V 至48V 工作电源电压范围
自动扭矩功能根据负载扭矩调整电流，以此提高效率。
静止省电模式可减少电机保持状态下的功率损耗。静音
步进可在低速和静止状态下实现无噪声运行。采用内部
电流检测，无需再使用检测电阻，从而缩小 PCB 面积
并降低成本。内置分度器支持高达 1/256 微步，自动
微步模式对输入 STEP 信号进行插值，从而减少控制
器的开销。无传感器失速检测消除了系统的末端停止。
该器件支持其他保护和诊断功能，可实现稳健可靠的运
行。
– 支持标准24V 和36V 电源轨
• 低RDS(ON)：24V、25°C 时为100mΩHS + LS
• 每个电桥都具有高电流容量：
– DDW 封装：5A 满量程、3.5A 均方根电流
– PWP 封装：4A 满量程、2.8A 均方根电流
• DDW 封装与以下器件引脚对引脚兼容：
– DRV8462/61：65V、3A - 10A
• PWP 封装与以下器件引脚对引脚兼容：
– SPI 接口：DRV8434S：48 V，2.5A
– H/W 接口：DRV8424/26：33V、1.5-2.5A
• 集成电流检测和调节
DRV8452 只需极少的调整即可配置这些功能。与外部
FET 驱动器相比，它支持更高的功率密度，PCB 面积
更小。凭借高能效以及精确无噪声运行，DRV8452 成
为高性能步进系统的理想选择。
– 5% 满量程电流精度
器件信息
• 智能调优和混合衰减调节选项
• 静音步进衰减模式，可在静止和低速时实现静音运
行
• 可实现步进频率插分的自动微步进模式
• 可定制微步进分度器表
(1)
)
封装(
器件型号
接口
SPI 或H/W
SPI
封装尺寸
DRV8452DDWR
DRV8452SPWPR
DRV8452PWPR
HTSSOP (44)
HTSSOP (28)
HTSSOP (28)
14 x 6.1 mm
9.7 x 4.4 mm
9.7 x 4.4 mm
• 自动扭矩，可实现基于负载扭矩的电流控制
• 静止省电模式
H/W
(1) 如需了解所有可用封装，请参阅数据表末尾的可订购产品附
录。
• 支持1.8V、3.3V、5.0V 逻辑输入
• 低电流睡眠模式(3µA)
4.5 to 48 V
• 单独的逻辑电源电压(VCC)
• 保护和诊断特性
– 无传感器失速检测
– VM 欠压锁定(UVLO)
– 开路负载检测(OL)
– 过流保护(OCP)
– 热关断(OTSD)
– 故障状态输出(nFAULT)
– 分度器零位输出(nHOME)
DRV8452
STEP
Auto-torque
Silent step Decay
Auto Microstep
Custom Microstep
Smart tune
DIR
M
5 A
SPI or H/W
nSLEEP
+
–
ENABLE
nHOME
nFAULT
1/256 µ-step
5 A
Stall Detection
Protection
2 应用
• 纺织机、缝纫机
• 工厂自动化、步进驱动器和机器人
• 医疗成像、诊断和设备
• 舞台照明
简化原理图
• ATM、点钞机
• PLC、DCS 和PAC
• 多功能打印机
• 3D 打印机
• 户外IP 摄像头
本文档旨在为方便起见，提供有关TI 产品中文版本的信息，以确认产品的概要。有关适用的官方英文版本的最新信息，请访问
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English Data Sheet: SLOSE84
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内容
1 特性................................................................................... 1
2 应用................................................................................... 1
3 说明................................................................................... 1
4 修订历史记录.....................................................................2
5 引脚配置和功能................................................................. 3
6 规格................................................................................... 7
6.1 绝对最大额定值...........................................................7
6.2 ESD 等级.................................................................... 7
6.3 建议的工作条件...........................................................7
6.4 热性能信息..................................................................8
6.5 电气特性......................................................................8
6.6 典型特性....................................................................12
7 详细说明.......................................................................... 15
7.1 概述...........................................................................15
7.2 功能方框图................................................................16
7.3 特性说明....................................................................18
7.4 编程...........................................................................67
7.5 寄存器映射................................................................71
8 应用和实现.......................................................................99
8.1 应用信息....................................................................99
8.2 典型应用....................................................................99
9 散热注意事项.................................................................104
9.1 散热焊盘..................................................................104
9.2 PCB 材料推荐......................................................... 104
10 电源相关建议...............................................................105
10.1 大容量电容............................................................105
10.2 电源.......................................................................105
11 布局..............................................................................106
11.1 布局指南................................................................106
11.2 布局示例................................................................106
12 器件和文档支持........................................................... 107
12.1 相关文档................................................................107
12.2 接收文档更新通知................................................. 107
12.3 支持资源................................................................107
12.4 商标.......................................................................107
12.5 静电放电警告........................................................ 107
12.6 术语表................................................................... 107
13 机械、封装和可订购信息.............................................108
4 修订历史记录
注：以前版本的页码可能与当前版本的页码不同
Changes from Revision * (August 2022) to Revision A (December 2022)
Page
• 将器件状态从“预告信息”更改为“量产数据”................................................................................................ 1
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5 引脚配置和功能
1
2
3
4
5
44
VCP
VM
CPH
43
CPL
42
PGNDA
nSLEEP
41
ENABLE
AOUT1
AOUT1
AOUT1
AOUT2
AOUT2
AOUT2
PGNDA
40
DIR
39
STEP
6
7
38
37
36
35
34
SCLK/M1
SDI/DECAY0
SDO/DECAY1
RSVD/TOFF
8
9
10
Thermal
PAD
nSCS/M0
11
12
13
VM
VM
33 VREF
32
31
30
RSVD
RSVD
RSVD
PGNDB
BOUT2
14
15
16
17
BOUT2
BOUT2
BOUT1
29 RSVD
28
MODE
27
nHOME
18
19
20
21
22
BOUT1
BOUT1
PGNDB
VM
26
nFAULT
25
VCC
24
DVDD
23
GND
GND
图5-1. DDW 封装（44 引脚HTSSOP），俯视图
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1
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
VCP
CPH
2
VM
CPL
3
nSLEEP
ENABLE
DIR
PGNDA
4
AOUT1
5
AOUT1
Thermal
PAD
6
STEP
SCLK
SDI
AOUT2
7
AOUT2
8
BOUT2
9
SDO
BOUT2
10
VCC
BOUT1
11
nSCS
VREF
nFAULT
DVDD
BOUT1
12
PGNDB
13
VM
14
GND
图5-2. 使用SPI 接口的PWP 封装（28 引脚HTSSOP），俯视图
1
2
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
VCP
VM
CPH
CPL
3
nSLEEP
ENABLE
DIR
PGNDA
AOUT1
AOUT1
AOUT2
AOUT2
BOUT2
BOUT2
BOUT1
BOUT1
PGNDB
VM
4
5
Thermal
PAD
6
STEP
7
M1
8
DECAY0
DECAY1
TOFF
M0
9
10
11
12
VREF
nFAULT
DVDD
13
14
GND
图5-3. 使用H/W 接口的PWP 封装（28 引脚HTSSOP），俯视图
表5-1. 引脚功能
引脚
PWP
类型
说明
DDW
名称
SPI 接口 H/W 接口
内部逻辑块的电源电压。当单独的逻辑电源电压不可用时，将
VCC 引脚连接至DVDD 引脚。当配置为使用SPI 接口时，
VCC 引脚也用作SDO 输出的电源引脚。详情请参见节
7.3.16。
VCC
25
19
-
电源
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表5-1. 引脚功能(continued)
引脚
DDW
PWP
类型
说明
名称
SPI 接口 H/W 接口
该引脚不与SPI 接口配合使用。
RSVD/TOFF
VCP
35
-
19
输入
Power
电源
使用H/W 接口时，该引脚对PWM 电流调节的关断时间进行编
程。
电荷泵输出。将X7R 1μF 16V 陶瓷电容器从VCP 连接至
VM。
1
1
电源。连接到电机电源电压，并通过两个0.01µF 陶瓷电容器和
一个额定电压为VM 的大容量电容器以旁路方式连接到PGNDA
和PGNDB。
VM
2、11、12、21
2、13
PGNDA
PGNDB
AOUT1
AOUT2
BOUT2
BOUT1
GND
3，10
13、20
3
12
Power
电源
输出
输出
输出
输出
电源
电源接地。连接到系统接地。
电源接地。连接到系统接地。
绕组A 输出。连接到电机绕组。
绕组A 输出。连接到电机绕组。
绕组B 输出。连接到电机绕组。
绕组B 输出。连接到电机绕组。
器件接地。连接到系统接地端。
4、5、6
4、5
6、7
8, 9
7、8、9
14、15、16
17、18、19
22、23
10、11
14
内部LDO 输出。将电容为1μF、额定电压为6.3V 或10V 的
X7R 陶瓷电容器连接至GND。
DVDD
24
26
15
16
电源
故障指示输出。在发生故障时，下拉为逻辑低电平。开漏
nFAULT 需要外部上拉电阻。
nFAULT
漏极开路
当内部分度器处于步进表的初始位置(45°) 时，下拉为逻辑低电
平。nHOME 引脚每次360º 电旋转时会输出一个低电平脉冲
（四个全步进）。详情请参见节7.3.5.1。仅适用于DDW 封
装。
nHOME
27
-
漏极开路
MODE 引脚对器件进行编程，以便使用SPI 或硬件(H/W) 引脚
接口工作。详情请参见节7.3.1。
28
-
-
模式
输入
RSVD
-
29、30、31、32
保留。保持未连接。
用于设置满量程电流的电压基准输入。DVDD 可用于通过电阻
分压器生成VREF。当配置为使用SPI 接口时，如果
VREF_INT_EN 位为1b，则VREF 引脚可以保持未连接。
VREF
33
34
36
37
38
17
18
20
21
22
输入
输入
使用SPI 接口时，这个引脚用作串行芯片选择。此引脚上的低
电平有效支持串行接口通信。使用H/W 接口时，该引脚对微步
进模式进行编程。
nSCS/M0
使用SPI 接口时，此引脚用作串行数据输出。在SCLK 引脚的
上升沿移出数据。使用H/W 接口时，该引脚对衰减模式进行编
程。
SDO/
推挽/输入
输入
DECAY1
使用SPI 接口时，此引脚用作串行数据输入。在SCLK 引脚的
下降沿捕捉数据。使用H/W 接口时，该引脚对衰减模式进行编
程。
SDI/DECAY0
SCLK/M1
使用SPI 接口时，此引脚用作串行时钟输入。串行数据会移出
并在此引脚上的相应上升沿和下降沿被捕捉。使用H/W 接口
时，该引脚对微步进模式进行编程。
输入
步进输入。有效边沿会使分度器前进一步。使用SPI 接口时，
STEP 有效边沿可以是上升沿，也可以是上升沿和下降沿。使用
H/W 接口时，STEP 有效边沿始终是上升沿。
STEP
DIR
39
40
23
24
输入
输入
方向输入。逻辑电平设置步进的方向。
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表5-1. 引脚功能(continued)
引脚
DDW
PWP
类型
输入
说明
名称
SPI 接口 H/W 接口
逻辑低电平将禁用器件输出；逻辑高电平则会启用。当器件使
用H/W 接口工作时，ENABLE 引脚还决定OCP、OL 和OTSD
故障恢复方法。
ENABLE
41
25
睡眠模式输入。逻辑高电平用于启用器件；逻辑低电平用于进
入低功耗睡眠模式。窄的nSLEEP 复位脉冲可清除锁存故障。
nSLEEP
CPL
42
43
26
27
输入
电源
电荷泵开关节点。在CPH 到CPL 之间连接一个额定电压为
VM 的X7R 0.1μF 陶瓷电容器。
CPH
PAD
44
-
28
-
电源
-
散热焊盘。连接到系统接地端。
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6 规格
6.1 绝对最大额定值
在自然通风条件下的工作温度范围内（除非另有说明）(1) (2)
最小值
–0.3
-0.3
最大值
单位
50
V
电源电压(VM)
VVM + 5.75
VVM
V
V
电荷泵电压（VCP、CPH）
电荷泵负开关引脚(CPL)
-0.3
VVM
V
nSLEEP 引脚电压(nSLEEP)
内部稳压器电压(DVDD)
–0.3
–0.3
-0.3
–0.3
-0.3
-0.5
-2.5
0
5.75
V
5.75
V
外部逻辑电源(VCC)
5.75
V
控制引脚电压
5.75
V
基准输入引脚电压(VREF)
0.5
V
PGNDx 至GND 电压
2.5
V
PGNDx 至GND 电压，< 1μs
开漏输出电流（nFAULT，nHOME）
连续节点引脚电压（AOUT1、AOUT2、BOUT1、BOUT2）
瞬态100ns 输出引脚电压（AOUT1、AOUT2、BOUT1、BOUT2）
峰值驱动电流（AOUT1、AOUT2、BOUT1、BOUT2）
工作环境温度，TA
10
mA
V
VVM + 1
VVM + 3
–1
V
–3
A
受内部限制
-40
-40
-65
125
150
150
°C
°C
°C
工作结温，TJ
贮存温度，Tstg
1. 超出“绝对最大额定值”下列出的压力可能会对器件造成永久损坏。这些仅为压力额定值，并不表明器件在这
些额定值下或者任何其它超过建议工作条件所标明的条件下可正常工作。长时间处于绝对最大额定条件下可
能会影响器件的可靠性。
2. 所有电压值均以网络接地端GND 为基准。
6.2 ESD 等级
值
单位
人体放电模型(HBM)，符合ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 标准(1)
充电器件模型(CDM)，符合ANSI/ESDA/JEDEC JS-002 标准(2)
±2000
±750
±500
V(ESD)
V
静电放电
转角引脚
其他引脚
(1) JEDEC 文件JEP155 指出：500V HBM 可实现在标准ESD 控制流程下安全生产。
(2) JEDEC 文件JEP157 指出：250V CDM 可实现在标准ESD 控制流程下安全生产。
6.3 建议的工作条件
在自然通风条件下的工作温度范围内（除非另有说明）
最小值
4.5
最大值
48
单位
VVM
VI
V
V
V
V
可确保正常（直流）运行的电源电压范围
逻辑电平输入电压
0
5.5
VVCC
VREF
3.05
0.05
5.5
3.3
VCC 引脚电压
基准电压(VREF)
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6.3 建议的工作条件(continued)
在自然通风条件下的工作温度范围内（除非另有说明）
最小值
最大值
单位
0
100 (1)
kHz
ƒSTEP
施加的STEP 信号(STEP)
IFS
0
0
0
5 (2)
4 (2)
A
A
A
采用DDW 封装的电机满量程电流(xOUTx)
采用PWP 封装的电机满量程电流(xOUTx)
采用DDW 封装的电机均方根电流(xOUTx)
采用PWP 封装的电机均方根电流(xOUTx)
IFS
IRMS
3.5 (2)
IRMS
TA
0
2.8 (2)
125
A
-40
-40
°C
°C
工作环境温度
工作结温
TJ
150
1. STEP 输入工作频率最高可达500kHz，但系统带宽受电机负载限制。
2. 必须遵循功率耗散和热限值。
6.4 热性能信息
DDW
22.5
9.8
PWP
热指标
单位
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
RθJA
24.5
13.5
5.2
结至环境热阻
RθJC(top)
结至外壳（顶部）热阻
结至电路板热阻
RθJB
5.9
0.2
0.2
ψJT
结至顶部的特征参数
结至电路板特征参数
结至外壳（底部）热阻
5.8
5.1
ψJB
RθJC(bot)
0.9
0.9
6.5 电气特性
典型值都是在TA = 25°C 且VVM = 24V 条件下的值。除非另有说明，否则所有限值都是在推荐工作条件下的限值。
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
电源电压（VM、DVDD）
ENABLE = 1，nSLEEP = 1，无电机负
载，VCC = 外部5V
5
8.5
IVM
mA
VM 工作电源电流
ENABLE = 1，nSLEEP = 1，无电机负
载，VCC = DVDD
8
3
12
8
IVMQ
nSLEEP = 0
VM 睡眠模式电源电流
μA
μs
μs
ms
tSLEEP
tRESET
120
20
nSLEEP = 0 至睡眠模式
睡眠时间
40
1.2
nSLEEP 复位脉冲
nSLEEP 低电平至清除故障
H/W 接口，nSLEEP = 1 至输出转换
0.85
0.15
tWAKE
tON
唤醒时间
0.25
ms
SPI 接口，nSLEEP = 1 至SPI 就绪
开通时间(1)
VM > UVLO 至输出转换
无外部负载，6V < VVM < 48V
无外部负载，VVM = 4.5V
1
5
1.3
ms
V
4.75
4.2
5.25
VDVDD
内部稳压器电压
4.35
V
电荷泵（VCP、CPH、CPL）
VVM
+ 5
VVCP
6V < VVM < 48V
V
VCP 工作电压
f
VVM > UVLO；nSLEEP = 1
VVM > UVLO；nSLEEP = 1
357
10
kHz
电荷泵开关频率
VCP
fCLK
MHz
内部数字时钟频率
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典型值都是在TA = 25°C 且VVM = 24V 条件下的值。除非另有说明，否则所有限值都是在推荐工作条件下的限值。
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
逻辑电平输入（STEP、DIR、MODE、DECAY1、nSCS、SCLK、SDI、nSLEEP）
VIL
VIH
0
0.6
5.5
V
V
输入逻辑低电平电压
输入逻辑高电平电压（除
DECAY1 外的所有引脚）
1.5
输入逻辑高电平电压（DECAY1
引脚）
VIH_DECAY1
2.7
5.5
V
输入逻辑迟滞（除nSLEEP 以外
的所有引脚）
VHYS
100
300
mV
mV
μA
μA
VHYS_SLEEP
nSLEEP 逻辑迟滞
输入逻辑低电平电流（除nSCS
外的所有引脚）
IIL
VIN = 0V
-1
8
1
IIL_nSCS
nSCS = 0V
12
nSCS 逻辑低电平电流
输入逻辑高电平电流（除nSCS
外的所有引脚，200k 内部下拉电
阻）
IIH
VIN = DVDD
50
μA
μA
IIH_nSCS
nSCS = DVDD
0.1
nSCS 逻辑高电平电流
三电平输入（M0、DECAY0、ENABLE）
VI1_tri
0
0.6
2.2
5.5
V
V
V
连接至GND
高阻态
输入逻辑低电平电压
VI2_tri
VI3_tri
IO_tri
1.8
2.7
2
输入高阻抗电压
输入逻辑高电平电压
输出上拉电流
连接至DVDD
10.5
μA
四电平输入（M1、TOFF）
VI1_quad
0
0.6
1.4
2.2
5.5
V
V
连接至GND
330kΩ ± 5% 至GND
高阻态
输入逻辑低电平电压
VI2_quad
VI3_quad
VI4_quad
IO_quad
1
1.25
2
输入二级电压
1.8
2.7
V
输入高阻抗电压
输入逻辑高电平电压
输出上拉电流
V
连接至DVDD
10.5
μA
推挽式输出(SDO)
RPD，SDO
30
60
70
110
2.5
5mA 负载，以GND 为基准
5mA 负载，以VCC 为基准
VVM > 6V，SDO = VCC 和0V
内部下拉电阻
Ω
Ω
RPU，SDO
ISDO
内部上拉电阻
SDO 漏电流(1)
μA
-2.5
-1
控制输出（nFAULT，nHOME）
VOL
IOH
IO = 5mA
0.35
1
V
输出逻辑低电平电压
μA
输出逻辑高电平漏电流
电机驱动器输出（AOUT1、AOUT2、BOUT1、BOUT2）
TJ = 25°C、IO = -5A
53
80
90
53
80
90
60
94
mΩ
mΩ
mΩ
mΩ
mΩ
mΩ
高侧FET 导通电阻，
DDW 封装
RDS(ONH,DD
TJ = 125°C、IO = -5A
TJ = 150°C、IO = -5A
TJ = 25°C、IO = 5A
TJ = 125°C、IO = 5A
TJ = 150°C、IO = 5A
W)
107
60
低侧FET 导通电阻，
DDW 封装
RDS(ONL,DD
94
W)
107
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典型值都是在TA = 25°C 且VVM = 24V 条件下的值。除非另有说明，否则所有限值都是在推荐工作条件下的限值。
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
55
66
TJ = 25°C、IO = -4 A
mΩ
高侧FET 导通电阻，
PWP 封装
RDS(ONH,PW
83
94
55
83
94
100
116
66
TJ = 125°C、IO = -4 A
TJ = 150°C、IO = -4 A
TJ = 25°C、IO = 4 A
TJ = 125°C、IO = 4 A
TJ = 150°C、IO = 4 A
mΩ
mΩ
mΩ
mΩ
mΩ
μA
P)
低侧FET 导通电阻，
PWP 封装
RDS(ONL,PW
100
116
200
P)
禁用模式下输出到接地的漏电流(1) H 桥处于高阻态，VVM = 48V
ILEAK
H/W 接口，IO = 5A，介于10% 和90%
之间
140
140
SPI 接口，SR = 0b，IO = 5A，介于
10% 和90% 之间
tRF
ns
ns
输出上升/下降时间
SPI 接口，SR = 1b，IO = 5A，介于
10% 和90% 之间
70
tD
VM = 24V，IO = 5A
300
输出死区时间
PWM 电流控制(VREF)
KV
VREF = 3.3V
VREF = 3.3V
0.625
0.66
0.695
20
V/A
nA
跨阻增益
IVREF
VREF 引脚漏电流
9
TOFF = 0 或TOFF = 00b
TOFF = 1 或TOFF = 01b
TOFF = 高阻态或TOFF = 10b
19
27
tOFF
PWM 关断时间
μs
TOFF = 330kΩ至GND 或TOFF =
35
11b
-12
-7.5
-5
12
7.5
5
10% 至20% 满量程电流
%
ΔITRIP_EXT 电流跳变精度，外部VREF 输入 20% 至40% 满量程电流
40% 至100% 满量程电流
-12
-8
12
8
10% 至20% 满量程电流
%
%
ΔITRIP_INT 电流跳变精度，内部VREF
20% 至40% 满量程电流
40% 至100% 满量程电流
100% 满量程电流
-6
5
IO,CH
-2.5
2.5
AOUT 和BOUT 电流匹配
1
SPI 接口，TBLANK_TIME = 00b
H/W 接口或SPI 接口，TBLANK_TIME
= 01b
1.5
tBLK
μs
电流调节消隐时间
2
SPI 接口，TBLANK_TIME = 10b
SPI 接口，TBLANK_TIME = 11b
2.5
0.5
tDEG
μs
电流调节抗尖峰脉冲时间
保护电路
4.1
4.2
2.7
2.8
4.25
4.35
2.8
4.35
4.46
2.9
VM 下降
VMUVLO
V
VM UVLO 锁定
VM 上升
VCC 连接到外部电压，VCC 下降
VCCUVLO
VUVLO,HYS
V
VCC UVLO 锁定
2.9
3.05
VCC 连接到外部电压，VCC 上升
100
mV
欠压迟滞
上升至下降阈值
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典型值都是在TA = 25°C 且VVM = 24V 条件下的值。除非另有说明，否则所有限值都是在推荐工作条件下的限值。
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
VCC = DVDD，SPI 接口，VM 下降，
器件复位，无SPI 通信
VRST
3.4
V
VM UVLO 复位
VCPUV
IOCP
VVM + 2
V
A
VCP 下降
电荷泵欠压
过流保护
7.6
流经任何FET 的电流
H/W 接口
2.2
1.2
2.2
4.1
tOCP
SPI 接口，TOCP = 0b
SPI 接口，TOCP = 1b
μs
过流检测延迟
过流重试时间
tRETRY
ms
60
30
H/W 接口
SPI 接口，OL_T = 00b
SPI 接口，OL_T = 01b
SPI 接口，OL_T = 10b
tOL
ms
开路负载检测时间
60
120
IOL
190
150
mA
°C
开路负载电流阈值
过热警告
TOTW
135
150
165
180
SPI 接口，内核温度TJ
THYS_OTW
TOTSD
20
165
20
°C
°C
°C
SPI 接口，内核温度TJ
内核温度TJ
过热警告迟滞
热关断
THYS_OTSD
内核温度TJ
热关断迟滞
(1) 受设计保证
6.5.1 SPI 时序要求
SPI 时序图
最小值
标称值
最大值
单位
tREADY
tSCLK
tSCLKH
tSCLKL
tSU_SDI
tH_SDI
1
ms
SPI 就绪，VM > VRST
SCLK 最小周期
100
50
50
20
30
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
µs
ns
SCLK 最短高电平时间
SCLK 最短低电平时间
SDI 输入设置时间
SDI 输入保持时间
tD_SDO
tSU_nSCS
tH_nSCS
tHI_nSCS
tDIS_nSCS
30
2
SDO 输出延迟时间，SCLK 高电平至SDO 有效，CL = 20pF
nSCS 输入设置时间
50
50
nSCS 输入保持时间
低电平有效前的nSCS 最短高电平时间
nSCS 禁用时间，nSCS 高电平至SDO 高阻抗
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tHI_nSCS
tH_nSCS
tSU_nSCS
nSCS
SCLK
SDI
tSCLK
tSCLKH
tSCLKL
LSB
MSB
tSU_SDI
tH_SDI
LSB
MSB
SDO
tD_SDO
tDIS_nSCS
6.5.2 STEP 和DIR 时序要求
典型限值都是在TJ = 25°C 和VVM = 24V 条件下的值。除非另有说明，否则都是在推荐的工作条件下的值。
编号
最小值
最大值
500(1)
单位
1
kHz
ƒSTEP
步进频率
2
3
4
5
tWH_STEP
tWL_STEP
tSU_DIR, Mx
tH_DIR, Mx
970
970
200
200
ns
ns
ns
ns
脉冲持续时间，STEP 高电平
脉冲持续时间，STEP 低电平
设置时间，DIR 或MODEx 至STEP 上升
保持时间，DIR 或Mx 至STEP 上升
(1) STEP 输入工作频率最高可达500kHz，但系统带宽受电机负载限制。
1
3
2
STEP
DIR, Mx
5
4
图6-1. STEP 和DIR 时序图
6.6 典型特性
5.5
5
TJ = -40 °C
TJ = 27 °C
TJ = 125 °C
TJ = 150 °C
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
VM Supply Voltage (V)
图6-2. 睡眠模式电源电流
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6.6 典型特性
7
6.75
6.5
TJ = -40 °C
TJ = 27 °C
TJ = 125 °C
TJ = 150 °C
6.25
6
5.75
5.5
5.25
5
4.75
4.5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
VM Supply Voltage (V)
图6-3. 工作电源电流，VCC = 外部5V
9.6
9.4
9.2
9
TJ = -40 °C
TJ = 27 °C
TJ = 125 °C
TJ = 150 °C
8.8
8.6
8.4
8.2
8
7.8
7.6
7.4
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
VM Supply Voltage (V)
图6-4. 工作电源电流，VCC = DVDD
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
VVM = 4.5 V
VVM = 24 V
VVM = 50 V
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Temperature (°C)
图6-5. 高侧FET 导通电阻
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6.6 典型特性
95
VVM = 4.5 V
VVM = 24 V
VVM = 50 V
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Temperature (°C)
图6-6. 低侧FET 导通电阻
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7 详细说明
7.1 概述
DRV8452 是一款用于双极步进电机的集成电机驱动器解决方案。该器件集成了两个N 沟道功率 MOSFET H 桥、
电流检测电阻、电流调节电路以及一个微步进分度器。DRV8452 能够支持 4.5V 至48V 的宽电源电压。该器件提
供两种封装：44 引脚 HTSSOP (DDW) 封装；和另一个 28 引脚 HTSSOP (PWP) 封装。DDW 封装提供高达 5A
满量程或 3.5A 均方根 (rms) 的输出电流。PWP 封装提供高达 4A 满量程或 2.8A 均方根 (rms) 的输出电流。实际
的满量程和均方根电流取决于环境温度、电源电压和 PCB 热性能设计。为了为系统设计提供可扩展的电压和电流
解决方案，具有 SPI 接口的 PWP 封装与 DRV8434S 引脚对引脚兼容。使用 H/W 接口的 PWP 封装与
DRV8424、DRV8426 和 DRV8434 引脚对引脚兼容。The DDW 封装与 DRV8462 和 DRV8461 引脚对引脚兼
容。
DRV8452 集成自动扭矩功能，可根据负载扭矩调节输出电流，从而降低功率损耗并提高系统效率。SPI 接口提供
多种选项来针对特定电机和系统用例优化自动扭矩算法的性能。在电机受阻或达到移动终点位置停止时，失速检
测功能会检测到电机失速情况并向系统控制器报告。此外，当电机处于保持位置时，静止省电模式会降低功率损
耗。
DRV8452 采用集成电流检测架构，无需再使用两个外部功率检测电阻，从而显著节省布板空间和 BOM 成本，并
减少设计工作量和显著降低功耗。该架构通过使用电流镜方法以及使用内部功率MOSFET 进行电流检测，消除了
检测电阻中的功率损耗。可以选择在 PGND 引脚和电路板接地端之间连接外部功率检测电阻，以监控电机运行状
况并实现磁场定向控制等闭环算法。通过 VREF 引脚处的电压来调节电流调节设定点。对于 SPI 接口，8 位寄存
器允许控制器调节输出电流，而无需调节 VREF 电压基准；另一个 8 位寄存器允许配置保持电流电平，以减少电
机静止时的功率损耗。
借助 STEP/DIR 引脚接口，可通过外部控制器管理步进电机的方向和步进速率。内部微步进分度器可以执行高精
度微步进，而无需外部控制器来管理绕组电流电平。分度器可实现全步进、半步进以及 1/4、1/8、1/16、1/32、
1/64、1/128 和1/256 微步进。高微步进有助于显著降低可闻噪声并实现平稳的运动。自动微步进模式将输入步进
频率内插为高分辨率，从而在使用控制器的低频步进输入运行时改善电流调节并降低可闻噪声。定制微步进表允
许根据特定电机的需求调整电流波形。
步进电机驱动器需要通过实现多种类型的衰减模式（如慢速衰减、混合衰减和快速衰减）来再循环绕组电流。
DRV8452 支持智能调优衰减模式。智能调优是一种创新的衰减机制，能够自动调节以实现出色的电流调节性能，
而不受电源电压、电机转速变化和老化效应的影响。智能调优纹波控制使用可变关断时间纹波电流控制方案，以
更大限度地减少电机绕组电流的失真。智能调优动态衰减使用固定关断时间动态快速衰减百分比方案。除了智能
调优衰减模式外，DRV8452 还具有静音步进衰减模式，可在静止和低转速时实现无噪声工作。
该器件为内部数字振荡器和内部电荷泵集成了展频时钟特性。此特性可更大程度减少器件的电磁辐射。系统包括
一个低功耗休眠模式，以允许其在不主动驱动电机时节省功耗。
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7.2 功能方框图
DVDD
RnHOME
VCC
VM
0.1
F
VM
VCC
nHOME
VM
1 µF
VCP
Power
AOUT1
Indexer
Position
CPH
Charge
Pump
Current
Sense
0.1
CPL
F
Stepper
Motor
Gate
Drivers
VM
DVDD
DVDD
Regulator
1
F
AOUT2
PGNDA
STEP
DIR
DIGITAL
CORE
Current
Sense
+
–
VVREF
Auto-torque
ENABLE
nSLEEP
Control
Inputs
Silent step Decay
SINE DAC
KV
VM
Microstepping
Indexer
MODE = 1
Smart tune
BOUT1
Automatic
Microstepping
Customizable
Microstepping
Current
Sense
SDI
SCLK
SDO
Standstill
SPI
VCC
Power Saving
VM
Gate
Drivers
BOUT2
nSCS
Protection
Current
Sense
PGNDB
nFAULT
Stall Detection
DVDD
+
–
Overcurrent
Undervoltage
Open Load
VVREF
Fault Output
RnFAULT
VCC
RREF1
VREF
RREF2
VVREF
VREF
Analog
Input
SINE DAC
KV
Overtemperature
PPAD
GND
图7-1. 具有SPI 接口的DRV8452 方框图
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DVDD
RnHOME
VCC
VM
0.1
F
VM
VCC
nHOME
VM
1 µF
VCP
Power
AOUT1
Indexer
Position
CPH
Charge
Pump
Current
0.1
F
CPL
Sense
Stepper
Motor
Gate
Drivers
VM
DVDD
DVDD
Regulator
1
F
AOUT2
PGNDA
STEP
Current
Sense
DIR
ENABLE
nSLEEP
+
–
VVREF
SINE DAC
KV
VM
Digital
Core
M0
M1
Control
Inputs
BOUT1
DECAY0
DECAY1
TOFF
Current
Sense
Microstepping
Indexer
VM
Gate
Drivers
MODE = 0
Smart tune
BOUT2
Current
Sense
PGNDB
nFAULT
Protection
DVDD
+
–
Overcurrent
VVREF
Undervoltage
Open Load
Fault Output
RnFAULT
VCC
RREF1
VREF
RREF2
VVREF
VREF
Analog
Input
SINE DAC
KV
Overtemperature
PPAD
GND
图7-2. 具有H/W 接口的DRV8452 方框图
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7.3 特性说明
表7-1 列出了DRV8452 的推荐外部组件。
表7-1. 外部组件
组件
CVM1
CVM2
CVM3
CVCP
CSW
引脚1
VM
引脚2
PGNDA
PGNDB
PGNDA
VM
推荐
额定电压为VM 的X7R 0.01µF 陶瓷电容器
额定电压为VM 的X7R 0.01µF 陶瓷电容器
额定电压为VM 的大容量电容器
X7R 1µF 16V 陶瓷电容器
VM
VM
VCP
CPH
CPL
额定电压为VM 的X7R 0.1µF 陶瓷电容器
X7R 1µF 6.3V 陶瓷电容器
CDVDD
CVCC
RnFAULT
DVDD
VCC
GND
GND
X7R 0.1µF 6.3V 陶瓷电容器
nFAULT
DVDD 或VCC
10kΩ 电阻
RnHOME（仅适用
于DDW）
nHOME
DVDD 或VCC
10kΩ 电阻
RREF1
RREF2
VREF
VREF
DVDD 或VCC
用于设置斩波电流的电阻。如果VREF_INT_EN = 1b，则不需要。
GND
7.3.1 运行接口
DRV8452 可以使用硬件 (H/W) 引脚接口或 SPI 接口工作。使用 SPI 接口工作时，该器件支持附加功能和详细诊
断，如表7-4 所示。
对于DDW 封装选项，逻辑电平MODE 引脚在上电时或nSLEEP 循环后锁存工作接口信息-
• 如果此时MODE 引脚接地，则器件使用H/W 引脚接口工作。
• 如果此时MODE 引脚为逻辑高电平，则器件使用SPI 接口工作。
备注
请勿在上电后或nSLEEP = 1 后动态更改MODE 引脚逻辑电平。
五个引脚的功能取决于工作接口，如表7-2 和表7-3 所示：
表7-2. 引脚功能，DDW 封装
H/W 接口
SPI 接口
引脚编号
34
35
36
37
38
M0
nSCS
TOFF
保留
SDO
SDI
DECAY1
DECAY0
M1
SCLK
表7-3. 引脚功能，PWP 封装
DRV8452SPWPR（SPI 接口）
DRV8452PWPR（H/W 接口）
引脚编号
18
19
20
nSCS
VCC
SDO
M0
TOFF
DECAY1
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表7-3. 引脚功能，PWP 封装(continued)
DRV8452SPWPR（SPI 接口）
DRV8452PWPR（H/W 接口）
引脚编号
21
22
SDI
DECAY0
M1
SCLK
表7-4 比较了两种工作接口的功能集和诊断功能-
表7-4. 功能集差异
H/W 接口
SPI 接口
特性
智能调优
是
是
是
是
最大1/256 微步进
VCC 逻辑电源
nHOME 输出
nFAULT 输出
自动微步进
是
是
是
否
是
是
是
是
可定制的微步进
分度器输出
否
否
是
是
是
是
是
是
是
是
内部3.3V 基准电压
双STEP 有效边沿
静音步进衰减
自动扭矩
否
否
否
否
静止省电
否
扩频
否
保护特性
是
VM 和VCP UVLO
VCC 上电复位
过流保护
是
是
是
是
是
是
有
是
是
开路负载检测
热关断
是
是
失速检测
否
过热警告
否
7.3.2 步进电机驱动器电流额定值
步进电机驱动器可以通过以下三种不同的输出电流值表示方式进行分类：峰值、均方根和满量程。
7.3.2.1 峰值电流额定值
步进驱动器中的峰值电流受过流保护关断阈值IOCP 的限制。通常，IOCP 的最小值指定了步进电机驱动器的峰值电
流额定值。对于DRV8452，每个电桥的峰值电流额定值为7.6 A。
7.3.2.2 均方根电流额定值
均方根电流由集成电路的热特性决定。均方根电流是根据典型系统中 RDS(ON)、上升和下降时间、PWM 频率、器
件静态电流和 25°C 温度下的封装热性能计算的。实际的均方根电流可能更高或更低，具体取决于散热和环境温
度。对于采用 DDW 封装的 DRV8452 器件，每个电桥的均方根电流额定值为 3.5A。对于 PWP 封装，每个电桥
的均方根电流额定值为2.8A。
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7.3.2.3 满量程电流额定值
满量程电流描述了微步进时正弦电流波形的顶部。由于正弦波振幅与均方根电流有关，因此满量程电流也由器件
的热特性决定。对于正弦电流波形，满量程电流额定值大约为√2 × IRMS；对于方波电流波形，该值大约为IRMS
（全步进）。
Full-scale current
RMS current
AOUT
BOUT
Step Input
图7-3. 满量程和均方根电流
7.3.3 PWM 电机驱动器
DRV8452 具有两个全H 桥驱动器，用于驱动双极步进电机的两个绕组。显示了该电路的方框图。
VM
AOUT1
Current
Sense
Microstepping and
Current Regulation
Logic
VM
Gate
Drivers
AOUT2
PGNDA
Current
Sense
图7-4. PWM 电机驱动器方框图
7.3.4 微步进分度器
器件中的内置分度器逻辑支持多种不同的步进模式。SPI 寄存器中的MICROSTEP_MODE 位或M0 和M1 引脚用
于配置步进模式，如表7-5 所示。
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表7-5. 微步进分度器设置
MODE = 1
MODE = 0
MICROSTEP_MODE
M0
M1
步进模式
100% 电流的全步进
（两相励磁）
0000b
0
0
71% 电流的全步进（两
相励磁）
330kΩ 至
0001b
0010b
0011b
0
1
GND
0
0
非循环1/2 步进
高阻
态
1/2 步进
0100b
0101b
0
1
1
1
1/4 步进
1/8 步进
高阻
态
0110b
0111b
1000b
1
1/16 步进
1/32 步进
1/64 步进
0
高阻态
330kΩ 至
GND
高阻
态
高阻
态
1001b
1010b
1/128 步进
1/256 步进
高阻态
高阻态
1
当使用SPI 接口工作时，该器件还允许通过SPI 接口更改步进和方向，如表7-6 所示。四个位专用于此目的：
表7-6. 通过SPI 进行STEP 和DIR 控制
1b
0b（默认值）
驱动器根据DIR 引脚输入改变方向
步进取决于STEP 引脚输入
电机反向运动
位
SPI_DIR
SPI_STEP
DIR
方向变化取决于DIR 位
步进变化取决于STEP 位
电机正向运动
分度器前进一步。STEP 位会自行清除，并在写入“1”后变为
“0”。
STEP
X
表7-7 展示了当DIR 引脚为逻辑高电平或 DIR 位为“1”时，全步进（71% 电流）、1/2 步进、1/4 步进和1/8 步
进运行状态的相对电流和步进方向。更高的微步进分辨率也将遵循相同的模式。AOUT 电流是电角的正弦，BOUT
电流是电角的余弦。正电流是指进行驱动时从xOUT1 引脚流向xOUT2 引脚的电流。
表7-7. 相对电流和步进方向
AOUT 电流
（满量程百分比）
BOUT 电流
（满量程百分比）
1/8 步进
1/4 步进
1/2 步进
全步进71%
电角（度）
0.00
1
2
1
1
0%
20%
38%
56%
71%
83%
92%
98%
100%
98%
100%
98%
92%
83%
71%
56%
38%
20%
0%
11.25
22.50
33.75
45.00
56.25
67.50
78.75
90.00
101.25
3
2
3
4
5
4
5
2
3
1
6
7
8
9
10
-20%
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表7-7. 相对电流和步进方向(continued)
AOUT 电流
（满量程百分比）
BOUT 电流
（满量程百分比）
1/8 步进
1/4 步进
1/2 步进
全步进71%
电角（度）
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
6
92%
83%
-38%
-56%
-71%
-83%
-92%
-98%
-100%
-98%
-92%
-83%
-71%
-56%
-38%
-20%
0%
112.50
123.75
135.00
146.25
157.50
168.75
180.00
191.25
202.50
213.75
225.00
236.25
247.50
258.75
270.00
281.25
292.50
303.75
315.00
326.25
337.50
348.75
7
4
2
71%
56%
8
38%
20%
9
5
6
7
8
0%
-20%
-38%
-56%
-71%
-83%
-92%
-98%
-100%
-98%
-92%
-83%
-71%
-56%
-38%
-20%
10
11
12
13
14
15
16
3
20%
38%
56%
4
71%
83%
92%
98%
表7-8 展示了针对 DIR = 1 情况，具有100% 满量程电流的全步进运行。这种步进模式比 71% 电流的全步进模式
消耗更多的功率，但在高电机转速下可提供更高的扭矩。
表7-8. 100% 电流的全步进
AOUT 电流
（满量程百分比）
BOUT 电流
（满量程百分比）
电角（度）
全步进100%
1
2
3
4
100
100
100
-100
-100
100
45
135
225
315
-100
-100
表 7-9 展示了 DIR = 1 情况下的非循环 1/2 步进操作。这种步进模式比循环 1/2 步进运行消耗更多的功率，但在
高电机转速下可提供更高的转矩。
表7-9. 非循环1/2 步进电流
非循环1/2 步进
AOUT 电流
BOUT 电流
电角（度）
（满量程百分比）
（满量程百分比）
1
2
3
4
5
6
0
100
100
0
100
100
100
0
45
0
90
135
180
225
–100
–100
–100
–100
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表7-9. 非循环1/2 步进电流(continued)
非循环1/2 步进
AOUT 电流
BOUT 电流
电角（度）
（满量程百分比）
（满量程百分比）
7
8
0
270
315
–100
–100
100
当使用 SPI 接口工作时，根据STEP_EDGE 位，STEP 活动边沿可以是上升沿，也可以是上升沿和下降沿，如表
7-10 所示。当配置为采用 H/W 接口时，STEP 有效边沿仅为上升沿。对于需要以高输入步进速率运行的应用，通
过将两个边沿配置为有效边沿，会将控制器开销减少一半，因为输入步进速率实际上是原来的两倍。
表7-10. STEP 有效边沿
STEP_EDGE
STEP 有效边沿
接口
SPI
0b（默认值）
上升沿
上升沿和下降沿
上升沿
1b
X
H/W
在 STEP 输入的每个有效边沿，分度器移动到表格中的下一个状态。方向按照 DIR 引脚逻辑高电平进行显示。如
果 DIR 引脚为逻辑低电平，则顺序表相反。在步进时，如果步进模式动态变化，则分度器在 STEP 触发有效边沿
时进入下一个有效状态，以便实现新的步进模式设置。
上电后、退出逻辑欠压锁定后或退出睡眠模式后，分度器会移动到 45° 电角的初始激励状态（初始位置），对应
于两个线圈中满量程电流的71%。在这种情况下，所有寄存器都会恢复为默认值。
使用 SPI 接口运行时，如果 IDX_RST 位为 1b，它会将分度器电角重置为 45°（如图 7-5 所示），但存储器映射
寄存器的内容不会改变。
从上到下的布线：AOUT2、AOUT1、STEP、线圈B 电流、线圈A 电流、nSCS
图7-5. 分度器复位
如果STEP 输入频率抖动，器件会对信号进行滤波，以进行失速检测。FRQ_CHG 和STEP_FRQ_TOL 位对滤波
器设置进行编程，如表 7-11 所示。2% 滤波意味着中心频率周围高达 2% 的抖动将被滤除，以生成一个干净的
STEP 信号，供内部电路检测电机失速。
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表7-11. STEP 频率滤波
FRQ_CHG
STEP_FRQ_TOL
滤波
00b
1%
2%
4%
01b（默认值）
0b（默认值）
10b
11b
X
6%
1b
不滤波
7.3.5 分度器输出
DRV8452 具有INDEX 寄存器，用于向用户指示电机的预期微步电流和位置。
• CUR_A_POS 寄存器和CUR_A_SIGN 位用于指示分度器表中线圈A 电流的位置。
• CUR_B_POS 寄存器和CUR_B_SIGN 位用于指示分度器表中线圈B 电流的位置。
• CUR_A 寄存器用于指示预期线圈A 电流的值，该值为sin (90° x CUR_A_POS / 255)。
• 如果相应的符号位为1b，则电流为正；如果符号位为0b，则电流为负。
表7-12 展示了对应于1/256 微步进的电流波形的CUR_A_POS 和CUR_B_POS 寄存器的输出。
表7-12. 分度器输出表
CUR_A_POS
0 -> 255
CUR_A_SIGN
CUR_B
CUR_B_SIGN
电流象限
255 -> 0
1b
1b
0b
0b
1b
0b
0b
1b
第一(0° -> 90°)
0 -> 255
255 -> 0
0 -> 255
第二(90° -> 180°)
第三(180° -> 270°)
第四(270° -> 360°)
255 -> 0
0 -> 255
255 -> 0
分度器输出与 nHOME 信号一起允许确定电机在电波内的位置。它们可以与编码器输出进行比较，以检测电机运
动中的差异- 例如检测失步。
7.3.5.1 nHOME 输出
对于 DDW 封装，当微步进分度器达到初始位置（45° 电角）时，相应地两个线圈中为 71% 的满量程电流，开漏
nHOME 输出会被拉至低电平。在所有其他时间，nHOME 输出将被拉至高电平。如果器件使用SPI 接口工作，当
分度器达到初始位置时，SPI 寄存器中的NHOME 位也会变为0b。
因此，nHome 输出会在每次电旋转时提供一个低电平脉冲，即每四个全步进提供一个脉冲，如图 7-6 所示。因
此，nHOME 低电平脉冲对应于电机每四个全步进的定义位置。通过将 nHOME 与机械原点开关相结合，可实现
更精确的电机归零。
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使用上拉电阻将 nHOME 上拉至 5V、3.3V 或 1.8V 电源。对于 5V 上拉，nHOME 引脚可通过一个电阻连接至
DVDD 引脚。对于3.3V 或1.8V 上拉，必须使用一个外部电源。
从上到下的布线：BOUT2、BOUT1、线圈B 电流、线圈A 电流、nHOME
图7-6. nHOME 输出波形
7.3.6 自动微步模式
当 DRV8452 使用 SPI 接口工作时，自动微步进模式会对输入步进脉冲进行插值，以生成对应于更高分辨率微步
进的电流波形。这可在任何步进频率下实现平滑的正弦电流和无噪声工作。
• 如果禁用自动微步进，系统控制器将被迫输出高频STEP 信号以生成高分辨率微步进电流波形。
• 当启用自动微步进时，可以通过低频STEP 信号生成平滑的电流波形。
– 这大大减少了控制器开销，有利于3D 打印机、工厂自动化和医疗等应用。
• 应确保内插频率不会落在步进电机的谐振频带中。
EN_AUTO 位应为1b 以启用自动微步进模式。
STEP
Motor Angle
图7-7. 自动微步进插值
图 7-7 展示了使用和不使用自动微步进的电机角度增量。如果没有自动微步进（红色曲线图），则电机角度在每
个步进输入有效边沿上都会大幅增加。自动微步进（绿色曲线图）可使电机角度变化更加平滑。
DRV8452 支持插值至 1/32、1/64、1/128 或 1/256 微步进级别，此插值通过 RES_AUTO 位来配置，如表 7-13
所示。插值设置可以动态更改。
表7-13. 自动微步进插值级别
RES_AUTO
00b（默认值）
01b
内插
1/256
1/128
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表7-13. 自动微步进插值级别(continued)
RES_AUTO
10b
内插
1/64
1/32
11b
表 7-14 展示了：通过分别向 EN_AUTO 位写入 1b 和 1b 而实现的线圈电流与半步进模式和自动微步进模式之间
的平滑过渡。请注意，半步进和1/256 自动微步进模式下的步进频率相同。
表7-14. 在半步进和自动微步进之间转换
从半步进模式过渡到1/256 自动微步进模式
从1/256 自动微步进模式过渡到半步进模式
1
2
3
STEP
Motor Angle
图7-8. STEP 频率变化时的自动微步进
如图 7-8 所示，插值是根据两个前一步进脉冲之间的时间完成的。根据 RES_AUTO 位设置，将之前的间隔时间
内插为相等的分频。
当输入步进频率与之前的间隔（如段"1"中所示）相比降低时，电机保持其位置，直到出现下一个 STEP 有效边
沿。如果 EN_STSL 位为 1b，器件将进入静止省电模式，并且下一个有效边沿不会在 tSTSL_DLY 到期前出现。出
现下一个STEP 有效边沿时退出静止省电模式。
当步进频率比之前的间隔增加时（如段“2”中所示），当下一个STEP 有源边沿出现时，电机角度会平滑地自动
校正，并且分度器会移动到与 STEP 输入对应的位置。在段“3”中，电机角度以更快的速率增加，对应于段
“2”的步进频率。
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备注
• 自动微步进模式下的STEP 输入频率不应介于10Hz 和300kHz 之间。
• 要实现低于10Hz 全步进等效步进频率的自动微步进，请在启用自动微步进之前使用更高分辨率的
微步进设置。
– 例如，全步进模式下的1Hz 步进频率对应于1/16 微步进模式下的16Hz 步进频率。因此，如果
用户希望对全步进1Hz 步进输入使用自动微步进，可以将MICROSTEP_MODE 设置为0110b
（1/16 微步进），并使用RES_AUTO 位实现所需的内插电平。
7.3.7 自定义微步进表
任何步进电机系统的性能和可闻噪声取决于电机和负载产生的扭矩纹波。扭矩纹波由每个微步进的扭矩变化定
义。对于大多数步进电机，标准的正弦微步进分度器足以实现可接受的扭矩纹波和良好的性能。
然而，对于某些电机和负载扭矩组合，改变电流曲线可以减少扭矩纹波，从而降低振动和可闻噪声。正确编程
后，自定义电流波形可确保具有恒定扭矩的等距微步进位置，因此也可实现最佳位置精度。
例如，如果永磁电机的步进角（3.6° 至 18°）比混合动力电机（0.9° 或 1.8°）更大，因此扭矩变化会更加明显。
由于定子齿数较少，因此当转子位于两个定子齿之间时，定子齿与转子之间相互作用的磁通量较少。如果在这些
中间位置增加电流电平，则扭矩纹波将低于默认正弦分度器。
DRV8452 具有一个查找表，用于根据特定电机的要求定制微步进电流曲线。通过向 EN_CUSTOM 位写入
“1”，修改后的电流曲线用于代替默认的正弦曲线。自定义微步进模式下的 STEP 输入频率不应超过 300kHz。
下面描述了插值过程的详细信息：
• 用户应该以1/8 微步进设置对与线圈A 电流的第一象限相对应的电流（TRQ_DAC 的%）进行编程。
• 这些电流值存储在CUSTOM_CURRENT1 到CUSTOM_CURRENT8 寄存器中。
• 这些电流值的位置对应于11.25°、22.5°、33.75°、45°、56.25°、67.5°、78.75° 和90° 电角。
• 0° 位置的电流值假定为零。
• 这九个电流值（包括0% 满量程电流）会通过分段线性法插值到总共256 点，以构建完整的电流波形。无论编
程的微步进模式如何，内插波形始终对应于1/256 微步进。
• 然后，线圈A 第一个象限的值会被镜像并针对其他三个象限重复，并又针对线圈B 电流的四个象限进行重
复，以构建完整的电流波形。
表7-15 展示了一个用户输入示例。
表7-15. 自定义微步进表值
位置（度）
0
修改值(CUSTOM_CURRENTx)
正弦分度器值
0
0
11.25
22.5
49.7
24
97.6
56
33.75
45
141.7
180.3
212
96
152
192
224
240
255
56.25
67.5
235.6
250.1
255
78.75
90
图7-9 展示了线圈A 在一个完整电角下对应的修改后电流波形，并且与正弦分度器生成的波形进行了比较。
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300
250
200
150
100
50
Sine microstepping indexer
Modified current waveform
0
-50
-100
-150
-200
-250
-300
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
Electrical angle (degrees)
图7-9. 可定制的微步进
7.3.8 电流调节
流经电机绕组的电流由 PWM 电流调节电路进行调节。当 H 桥被启用时，通过绕组的电流以一定的速率上升，该
速率取决于电源电压、绕组电感和存在的反电动势大小。当电流达到电流调节阈值时，电桥会进入衰减模式并持
续一段时间（关断时间），以便减小电流，如图 7-10 所示。关断时间结束后，将重新启用电桥，开始另一个
PWM 循环。
ITRIP
tBLANK
tOFF
图7-10. 电流斩波波形
PWM 调节电流由比较器设置，该比较器监测与低侧功率 MOSFET 并联的电流检测 MOSFET 两端的电压。当器
件配置为采用 H/W 接口时，电流检测 MOSFET 通过基准电流进行偏置，该基准电流是电流模式正弦加权 DAC
的输出，其满量程基准电流通过 VREF 引脚的电压进行设置。使用 SPI 接口工作时，两个寄存器（TRQ_DAC 和
ISTSL）可以进一步调节基准电流。
使用方程式1 计算H/W 接口的满量程调节电流。
IFS (A) = VREF (V)/KV (V/A)
(1)
对于 SPI 接口，8 位 TRQ_DAC 寄存器会进一步调节满量程电流，如方程式 1 所示。TRQ_DAC 设置请见表
7-16。
IFS (A) = VREF (V) x TRQ_DAC/KV (V/A)
(2)
表7-16. TRQ_DAC 设置
TRQ_DAC
电流标量
100%
11111111b（默认值）
11111110b
99.61%
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表7-16. TRQ_DAC 设置(continued)
TRQ_DAC
11111101b
11111100b
电流标量
99.22%
98.83%
........
........
00000000b
0.39%
当未施加 STEP 脉冲并且电机保持在同一位置时，另一个 8 位寄存器 ISTSL 会对保持电流 (IHOLD) 进行编程。转
换到较低的保持电流值时，会降低电机和驱动器的功率损耗。详细信息，请参阅节7.3.13。
IHOLD (A) = VREF (V) x ISTSL/KV (V/A)
(3)
表7-17. ISTSL 设置
ISTSL
保持当前值
11111111b
100%
11111110b
11111101b
11111110b
99.61%
99.22%
98.83%
........
........
50.39%
........
10000000b（默认值）
........
00000000b
0.39%
备注
始终将ISTSL 设置为低于TRQ_DAC 值的值。
7.3.8.1 内部基准电压
使用 SPI 接口运行时，DRV8452 支持内部 3.3V 基准电压。可以通过向 VREF_INT_EN 位写入 1b 来启用此内部
基准。在这种情况下，VREF 引脚上的电压将被忽略，VREF 引脚可以保持开路或接地。
满量程电流和保持电流的计算公式为方程式4 和方程式4：
IFS (A) = 3.3V x TRQ_DAC/KV (V/A)
(4)
(5)
IHOLD (A) = 3.3V x ISTSL/KV (V/A)
使用内部3.3V 作为基准，可以省去连接到VREF 引脚的两个电阻，从而节省BOM 成本。
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图7-11 展示了VREF_INT_EN = 1b 且满量程电流为5A 时的电流调节。
从上到下的布线：AOUT2、线圈A 电流、AOUT1
图7-11. 通过内部基准电压进行电流调节
7.3.9 电流调节衰减模式
在 PWM 电流斩波期间，将启用 H 桥以驱动电流流过电机绕组，直至达到斩波电流阈值。图 7-12 的项目 1 展示
了这种情况。
一旦达到斩波电流阈值后，H 桥可在两种不同的状态下运行：快速衰减或慢速衰减。
• 在快速衰减模式下，一旦达到PWM 斩波电流电平，H 桥便会通过导通对侧的MOSFET 进行状态逆转，使绕
组电流反向流动。由于绕组电流接近零，因此会禁用该电桥，以防止进一步出现反向流动的电流。图7-12 的
项目2 展示了快速衰减模式。
• 在慢速衰减模式下，通过启用H 桥中的两个低侧MOSFET 来实现绕组电流的再循环。图7-12 的项目3 展示
了这种情况。
VM
1
2
3
Forward drive
PWM ON
PWM OFF
Slow decay
ITRIP
Fast decay (Reverse drive)
Slow decay
1
xOUT1
xOUT2
2
3
Fast decay
TFAST
Mixed decay
TBLK
TDEG
图7-12. 衰减模式
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衰减模式通过 DECAY 寄存器或者 DECAY0 和 DECAY1 引脚来选择，如表 7-18 所示。该器件支持动态更改衰减
模式。
表7-18. 衰减模式设置
SPI 接口
DECAY
000b
H/W 接口
衰减模式
DECAY0
DECAY1
1
0
0
0
1
高阻态
慢速衰减
100b
1
混合衰减：快30%
混合衰减：快60%
智能调优动态衰减
智能调优纹波控制
101b
高阻态
110b
0
0
111b（默认值）
备注
DECAY 位的其余设置（001b、010b、011b）和（DECAY0 = 1，DECAY1 = 1）设置被保留。
DRV8452 还具有静音步进衰减模式，可在低速和静止状态下实现超静音工作。详细信息，请参阅节7.3.11。
7.3.9.1 慢速衰减
ITRIP
tBLANK
tDRIVE
tOFF
tBLANK
tOFF
tDRIVE
ITRIP
tBLANK
tDRIVE
tOFF
tBLANK
tDRIVE
tOFF
tBLANK
tDRIVE
图7-13. 慢速衰减模式
在慢速衰减期间，H 桥的两个低侧 FET 均处于开启状态，以便实现电流再循环。以下是选择慢速衰减模式时需要
考虑的要点：
• 在给定的tOFF 下，慢速衰减是电流纹波最低的衰减模式。
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• 但是，在电流步进下降时，慢速衰减需要很长的时间才能稳定至新的ITRIP 电平，因为此时的电流下降速度非
常慢。
– 如果关断时间结束时的电流高于ITRIP 电平，则慢速衰减将延长另一个关断时间，依此类推，直到关断时间
结束时的电流低于ITRIP 电平为止。
• 如果电流保持在相同电平很长时间（STEP 无输入）、目标调节电流电平较低，或在极低的步进速度下，慢速
衰减可能无法正确调节电流，因为电机绕组上的反电动势可能非常小，无法在关断期间对电流进行放电。在这
种状态下，电机电流上升速度会非常快，可能需要极长的关断时间。在某些情况下，这可能会导致电流调节损
耗，因此建议采用更快速的衰减模式。
7.3.9.2 混合衰减
ITRIP
tOFF
tBLANK
tOFF
tBLANK
tDRIVE
tDRIVE
tDRIVE
ITRIP
tBLANK
tDRIVE
tFAST
tBLANK
tDRIVE
tFAST
tOFF
tOFF
图7-14. 混合衰减模式
混合衰减模式下，tOFF 开始的一段固定时间内为快速衰减（30% 或 60%），然后在 tOFF 的剩余时间内为慢速衰
减。选择混合衰减模式时，应考虑以下几点：
• 该模式表现出的纹波比慢速衰减大。
• 在下降电流阶跃时，混合衰减比慢速衰减更快地稳定到新的ITRIP 电平。
• 如果电流保持在相同电平很长时间（STEP 无输入）或步进速度非常慢，那么当电机绕组上不存在反电动势
时，混合衰减能持续调节电流。。
• 30% 或60% 固定混合衰减方案会使电流调节中的重复图形通常落在可听频率范围内，从而导致电机运行嘈
杂。
7.3.9.3 智能调优动态衰减
与传统的混合衰减模式相比，智能调优是先进的电流调节方案。智能调优可帮助步进电机驱动器根据下列运行因
素的变化调整衰减方案：
• 电机绕组电阻和电感
• 电机老化
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• 电机动态转速和负载
• 电机电源电压变化
• 步进上升和下降时的电机反电动势差
• 步进转换
• 低电流与高电流dI/dt
DRV8452 支持两种不同的智能调优方案，即智能调优动态衰减和智能调优纹波控制。
ITRIP
tBLANK
tDRIVE
tBLANK
tBLANK
tDRIVE
tOFF
tOFF
tDRIVE
ITRIP
tBLANK
tDRIVE
tOFF
tBLANK
tDRIVE
tOFF
tBLANK
tDRIVE
tFAST
tFAST
图7-15. 智能调优动态衰减模式
智能调优动态衰减可动态调整总混合衰减时间中快速衰减的百分比。这通过自动确定理想混合衰减设置来消除对
电机衰减调优的需求，从而实现更低纹波和卓越电机性能。
快速衰减百分比经由每个PWM 周期进行迭代优化。如果电机电流超过目标ITRIP 电平，则混合衰减模式在下一个
周期变得更加激进（通过增加快速衰减百分比），以防止电流调节损失。如果必须长时间驱动才能达到目标 ITRIP
电平，则衰减模式在下一个周期变得不那么激进（通过降低快速衰减百分比），从而以更少的纹波运行。在步进
下降时，智能调优动态衰减会自动切换到快速衰减，以便快速进入下一步进。
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7.3.9.4 智能调优纹波控制
ITRIP
IVALLEY
tBLANK
tDRIVE
tBLANK
tBLANK
tDRIVE
tBLANK
tDRIVE
tOFF
tOFF
tOFF
tDRIVE
ITRIP
IVALLEY
tBLANK
tDRIVE
tOFF
tBLANK
tDRIVE
tOFF
tBLANK
tDRIVE
tOFF
图7-16. 智能调优纹波控制衰减模式
在智能调优纹波控制衰减模式下，PWM 关断时间根据电流电平和运行参数而变化。它通过设置 IVALLEY 电平以及
TRIP 电平来进行操作。当电流电平达到 ITRIP 时，驱动器不是进入慢速衰减直到 tOFF 时间结束，而是进入慢速衰
减直到达到IVALLEY
I
。
智能调优纹波控制模式下的纹波电流幅度通过RC_RIPPLE[1:0] 位或TOFF 引脚进行编程，如表7-19 所示。
表7-19. 电流纹波设置
H/W 接口
SPI 接口
特定微步进级别下的电流纹波
TOFF
RC_RIPPLE
0
1
00b（默认值）
25 mA + ITRIP 的1%
01b
10b
11b
25 mA + ITRIP 的2%
25 mA + ITRIP 的4%
25 mA + ITRIP 的6%
高阻态
330kΩ 至GND
智能调优纹波控制方案可更严格地调节纹波电流，从而提高电机效率并降低可闻噪声。选择可确保 PWM 频率不
在可闻范围内(< 20kHz) 的纹波电流设置。
7.3.9.5 PWM 关断时间
TOFF 位或 TOFF 引脚为除智能调优纹波控制和静音步进衰减模式之外的所有衰减模式配置 PWM 关断时间，如
表7-20 所示。该器件支持动态更改关断时间。
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表7-20. 关断时间设置
SPI 接口
TOFF
00b
H/W 接口
关断时间
TOFF
0
1
9µs
19µs
27µs
35µs
01b（默认值）
10b
11b
高阻态
330kΩ 至GND
7.3.9.6 电流调节消隐时间和抗尖峰脉冲时间
在H 桥开始驱动阶段后，电流检测比较器将在启用电流检测电路前被忽略一段时间（消隐时间）。消隐时间还设
定了PWM 的最小驱动时间。
• 当器件使用硬件接口工作时，消隐时间固定为1.5μs。
• 当器件使用SPI 接口工作时，消隐时间可以通过TBLANK_TIME 位编程，如表7-21 所示，默认值为1.5μs。
表7-21. TBLANK_TIME 设置
TBLANK_TIME
消隐时间
1μs
00b
01b（默认值）
1.5μs
2μs
10b
11b
2.5μs
当电流接近ITRIP 电平时，会增加0.5μs 的抗尖峰脉冲时间以确保适当的电流调节。
7.3.10 使用外部电阻器进行电流检测
PWM 电流调节基于在 DRV8452 的内部检测电阻上检测到的电压。可以选择在 PGND 引脚和系统接地端之间放
置外部电阻（或与 VM 引脚串联）来检测线圈电流，如图 7-17 所示。DRV8452 具有两个 PGNDA 引脚和两个
PGNDB 引脚，每个 H 桥一对。因此，可以通过在 PGND 引脚和系统接地之间放置检测电阻来单独检测每个步进
电机线圈的电流。所有四个 VM 引脚都在内部短接。因此，如果在 VM 路径中放置一个检测电阻，它将检测两个
H 桥的总电流。
PGND 引脚和系统接地之间连接的外部检测电阻上的压降不应超过300mV。检测到的线圈电流可经过处理来监测
电机运行状况，或者用来在磁场定向控制环路中生成必要的信号，以提高整体系统效率。
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VM
Controller
(Motor Health
or FOC)
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RSENSE
OP-AMP
图7-17. 使用外部电阻器进行电流检测
在慢速衰减期间，没有电流流过检测电阻，因此检测电阻的导通电流小于线圈 RMS 电流。将检测电阻尽可能靠近
相应的 IC 引脚放置。使用对称的检测电阻布局，从而确保实现良好匹配。应使用低电感检测电阻来防止电压尖峰
和振铃。为获得出色性能，检测电阻应当是额定功率足够高的表面贴装电阻。
7.3.11 静音步进衰减模式
传统的峰值电流模式控制通过检测MOSFET 中的瞬时电流来确定驱动和衰减持续时间。因此，电机驱动器会对系
统中的瞬时误差做出反应。这些突然的电流变化会导致电机发出可闻噪声。
为了确保步进电机实现无噪声工作，DRV8452 具有静音步进衰减模式。静音步进是一种电压模式 PWM 调节方
案，用于消除PWM 在静止和低速时因切换而产生的噪声。因此，静音步进电机应用非常适合3D 打印机、医疗设
备和工厂自动化等低噪声工作至关重要的应用。
备注
当器件以静音步进衰减模式运行时-
• 开路负载故障检测仅在电机处于运动状态时有效，而在电机处于静止状态时无效。
• 不支持失速检测。
• 禁用展频功能。
静音步进环路专为低带宽运行而设计，因此在电机中速至高速运行时，衰减模式可以切换回由 DECAY 位编程的
其中一个传统电流模式衰减方案。从静音步进转换到其他衰减模式是即时发生的，而从其他衰减模式转换到静音
步进则会在电气半个周期的边界处发生。
图7-18 展示了静音步进衰减模式实施的方框图：
FPWM
Indexer
PI Controller
(KP, KI, KP_DIV_SEL,
KI_DIV_SEL)
Ramp
Generator
Stepper
Driver
M
Coil Current
Current
Sense
图7-18. 静音步进方框图
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表7-22 展示了与静音步进衰减模式相关的SPI 寄存器参数。
表7-22. 静音步进参数表
参数
说明
当EN_SS 位为1b 时，静音步进衰减模式将被启用。在线圈A 和线圈B 中的电流分别过零之后，器件开始
EN_SS
以静音步进跃运行。将0b 写入EN_SS 会禁用静音步进衰减模式，而衰减模式会根据衰减位设置发生变
化。
表示静音步进衰减模式下的PWM 频率(FPWM)。
•
•
•
•
00b = 25kHz（默认）
01b = 33kHz
SS_PWM_FREQ[1:0]
10b = 42kHz
11b = 50kHz
PWM 频率越高，开关损耗越高。
静默步进电流过零采样时间。默认值为2μs。如果电流波形在过零附近失真，请增加采样时间。
•
•
•
•
00b = 2μs（默认）
01b = 3μs
SS_SMPL_SEL[1:0]
10b = 4μs
11b = 5μs
SS_KP[6:0]
SS_KI[6:0]
表示静音步进PI 控制器的比例增益。范围为0 至127，默认值为0。
表示静音步进PI 控制器的积分增益。范围为0 至127，默认值为0。
KP 的分频器因子。实际KP = SS_KP/SS_KP_DIV_SEL。
•
•
•
•
•
•
•
000b - SS_KP/32（默认值）
001b - SS_KP/64
010b - SS_KP/128
011b - SS_KP/256
100b - SS_KP/512
101b - SS_KP/16
110b - SS_KP
SS_KP_DIV_SEL[2:0]
KI 的分频器因子。实际KI = SS_KI/SS_KI_DIV_SEL。
•
•
•
•
•
•
•
000b - SS_KI/32（默认值）
001b - SS_KI/64
010b - SS_KI/128
011b - SS_KI/256
100b - SS_KI/512
101b - SS_KI/16
110b - SS_KI
SS_KI_DIV_SEL[2:0]
对器件从静音步进衰减模式转换到由DECAY 位编程的其他衰减模式的频率进行编程。该频率对应于正弦电
流波形的频率。
•
•
•
•
•
00000001b = 2Hz
00000010b = 4Hz
SS_THR[7:0]
.
.
11111111b = 510Hz（默认值）
要将SS_THR 阈值转换为指定微步进设置的STEP 频率(fSTEP)，应使用方程式6：
fSTEP = (SS_THR * 1000 * usm)/256
(6)
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其中，usm 对应于微步进数（4、16、256 等）。如果器件以自定义微步进模式运行，则在计算 STEP 频率时将
usm = 256 代入方程式6。
下方展示了静音步进环路的增益与频率间的关系图：
Loop Gain (dB)
Pole at Origin
Motor Pole
UGB reduced
UGB increased
PI Zero
Frequency
UGB
Allowed Frequency
Attenuated Frequency
图7-19. 静音步进增益与频率间的关系
环路传递函数具有两个极点和一个零点：
• 一个极点在原点处
• 一个极点(fP)，由电机线圈电阻和电感产生：
fP = RMOTOR/(2 * π* LMOTOR
)
(7)
(8)
• 一个零点(fZ)，由PI 环路产生
fZ = (KI * FPWM)/(2 * π* KP)
应选择比例增益KP 以实现所需的环路增益。请使用以下公式来计算KP -
KP = 10 * π* UGB * LMOTOR / VM
(9)
其中，UGB 是环路的单位带宽增益积，RMOTOR 是电机线圈电阻，LMOTOR 是电机线圈电感，IFS 是满量程电流，
而VM 是电源电压。
• 如果任何频率小于UGB，则允许通过。
• 高于UGB 的频率（例如PWM 频率或STEP 频率）会进行衰减，不会导致电机噪声。
• 对于UGB，200Hz 是不错的选择，这样可以衰减可闻范围内的大多数频率。
• 如果电源电压发生变化，可通过修改KP 值来更改UGB。这样一来，便可以在各种工作条件下实现类似的音频
噪声抑制。
• 如果零点选择的频率低于电机极点，则UGB 将增加，如增益与频率间的关系图所示。
应放置零点以消除电机极点。通过使fP 和fZ 相等来实现离散化实施，可使用以下公式来计算KI。
KI = KP * RMOTOR/(FPWM * LMOTOR
)
(10)
例如，请考虑以下用例：
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• VM = 24 V
• IFS = 5A
• RMOTOR = 0.3Ω
• LMOTOR = 0.7mH
• UGB = 200Hz
• FPWM = 25kHz
• 在50RPM 以上时，衰减模式应从静音步进更改为智能调优纹波控制。
使用前面的公式可以得到，KP = 0.18326 且KI = 0.00314。可以设置以下寄存器值：
• SS_KP = 0101111b = 47
• SS_KI = 0000001b = 1
• SS_KP_DIV_SEL = 011b = 1/256
• SS_KI_DIV_SEL = 011b = 1/256
• 50RPM 对应于1/256 微步进时约42.6kpps，相当于正弦电流波形的42Hz 频率。因此SS_THR = 00010101b
= 21。
图7-20 展示了电机在静音步进衰减模式下运行时的平滑正弦线圈电流波形。
从上到下的布线：线圈A 电流、线圈B 电流
图7-20. 静音步进衰减模式下的线圈电流波形
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SS_SMPL_SEL 位会影响过零点附近的电流波形平滑度。2μs 采样时间的默认值适用于大多数电机和应用。如果
在过零附近观察到电流波形失真，则采样时间的值可以增加到最大值 5μs。图 7-21 是从静音步进衰减模式转换
到采样时间为5μs 的智能调优纹波控制衰减模式的示例。
从上到下的布线：AOUT2、AOUT1、线圈A 电流、线圈B 电流、nSCS
图7-21. 静音步进至智能调优转换
7.3.12 自动扭矩动态电流调节
对于典型的步进电机驱动器，满量程电流是根据峰值负载扭矩需求设计的。这可确保在需要峰值负载时电机不会
丢失步进。因此，无论负载扭矩如何，电流都保持恒定。因而，当负载扭矩低于峰值负载时，驱动器和电机会以
电阻功率损耗的形式消耗部分输入功率，如图7-22 所示。
Op mal Current
Output Current
Margin
Maximum Torque
Power Loss
Time
图7-22. 传统步进电机驱动器的功率损耗
在大多数系统中，只有极少情况下才需要峰值负载扭矩。例如，在ATM 机中，步进电机可能需要在不到其总运行
时间 15% 的时间内提供峰值负载。不过，由于存在不必要的功率损耗、更大的系统尺寸和更短的组件寿命，典型
的步进驱动器最终会始终向电机提供满量程电流，进而导致系统效率降低。
DRV8452 中实现的自动扭矩算法会根据负载扭矩动态更改输出电流，从而提高系统效率。每当负载扭矩较低时，
输出电流都降低，以此减少电阻损耗；当负载扭矩增加时，输出电流会立即增加，防止电机失步。图7-23 展示了
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此概念。由于自动扭矩功能提高了效率，系统会以较低的温度运行，从而延长了组件的寿命。有了自动扭矩功能
后，设计中还可以使用更便宜、尺寸更小的步进电机。
Op mal Current
Output Current
Power Saving
Maximum Torque
Time
图7-23. 通过自动扭矩实现节能
自动扭矩功能通过向ATQ_EN 位写入1b 来启用。
7.3.12.1 自动扭矩学习例程
在步进电机系统中，电源提供的总功率将用于满足负载的扭矩要求，并会导致功率损耗，例如电机绕组电阻和驱
动器导通电阻引起的电阻损耗。这是由方程式11 表示：
PoWer delivered by supply = Constant losses + τ × ω
(11)
其中τ是负载扭矩，ω是电机转速。
根据方程式 11，我们可以观察到，当负载转矩增加时，电源提供的功率也会增加。自动转矩算法通过监控电源提
供的功率来获取有关负载转矩的信息。恒定损耗由 ATQ_LRN 参数表示，ATQ_CNT 参数表示支持负载转矩所需
的功率。
对于任何给定电机，ATQ_LRN 与线圈电流成正比。这可通过方程式12 表示：
k × I
M
ATQ_LRN =
(12)
V
VM
其中 IM 是电机电流，VVM 是驱动器的电源电压，k 是常数。方程式 12 给出了 ATQ_LRN 与电机电流之间的线性
关系。自动扭矩学习例程在空载时的任意两个电流下学习 ATQ_LRN 值，然后使用此关系在任何其他电流下内插
ATQ_LRN 值。
ATQ_CNT 参数表示支持负载转矩的已提供功率的分量。此关系可以用方程式13 表示。
k
× τ × ω
1
ATQ_CNT =
(13)
I
FS
其中k1 是给定工作条件下的常数，IFS 是步进驱动器的满量程电流（正弦电流波形峰值）。
方程式 13 定义了自动扭矩算法的基本工作原理。ATQ_CNT 参数可用于根据在步进电机上施加的负载扭矩来执行
电机线圈电流调节。
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图7-24 展示了(ATQ_LRN + ATQ_CNT)，对于额定电流为2.8A 的混合双极NEMA 24 步进电机，在2.5A 满量程
电流下作为负载扭矩的函数进行测量。ATQ_LRN 不随负载转矩变化，而ATQ_CNT 随负载转矩线性变化。
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
Load torque (Nm)
图7-24. (ATQ_LRN + ATQ_CNT) 与负载扭矩间的关系
启用自动扭矩算法后，必须运行学习例程来估计ATQ_LRN 参数。
学习例程使用方程式12 中所述的ATQ_LRN 与电机电流之间的线性关系。用户必须选择执行学习的两个电流值，
在电机上施加空载扭矩。这两个电流值由ATQ_LRN_MIN_CURRENT 和ATQ_LRN_STEP 寄存器编程。
• 初始电流电平= ATQ_LRN_MIN_CURRENT x 8
• 最终电流水平= 初始电流水平+ ATQ_LRN_STEP
这两个电流下的 ATQ_LRN 值保存在 ATQ_LRN_CONST1 和 ATQ_LRN_CONST2 寄存器中。这两个寄存器用于
为应用工作范围内的所有其他电流内插ATQ_LRN 值。
表7-23 列出了与自动扭矩学习例程相关的寄存器。
表7-23. 用于自动扭矩学习例程的寄存器
寄存器名称
说明
ATQ_LRN_MIN_CURRENT[4:0]
表示自动扭矩学习例程的初始电流电平。
表示初始电流电平的增量。它支持四种选项：
•
•
•
•
00b：ATQ_LRN_STEP = 128
01b：ATQ_LRN_STEP = 16
10b：ATQ_LRN_STEP = 32
11b：ATQ_LRN_STEP = 64
ATQ_LRN_STEP[1:0]
示例：如果ATQ_LRN_STEP = 10b 且ATQ_LRN_MIN_CURRENT = 11000b，则：
• 初始学习电流电平= 24*8 = 192
• 最终学习电流电平= 192 + 32 = 224
学习例程使电流跳转到下一个电平之后，保持一个电流电平的正弦半个周期数量。它支持四种
选项：
•
•
•
•
00b：8 个半个周期
01b：16 个半个周期
10b：24 个半个周期
11b：32 个半个周期
ATQ_LRN_CYCLE_SELECT[1:0]
LRN_START
向该位写入1b 将启用自动扭矩学习例程。学习完成后，该位自动变为0b。
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表7-23. 用于自动扭矩学习例程的寄存器(continued)
寄存器名称
说明
LRN_DONE
学习完成后，该位变为1b。
ATQ_LRN_CONST1[10:0]
ATQ_LRN_CONST2[10:0]
指示初始学习电流电平时的ATQ_LRN 参数。
指示最终学习电流电平时的ATQ_LRN 参数。
当该位为1b 时，自动转矩算法根据电源电压变化自动调整ATQ_UL、ATQ_LL 和ATQ_LRN
参数。
VM_SCALE
在设置学习例程参数时，需要考虑以下几点：
• 建议选择介于最大工作电流的30% 至50% 之间的初始电流电平。
• 最终电流水平不得超过255，并且可以在最大工作电流的80% 和100% 之间选择。
• 电流波形失真（由于高速或低电源电压）会导致ATQ_LRN 参数读取不正确。应从观察到波形失真的电流中选
择学习电流电平。
• ATQ_LRN_CYCLE_SELECT 的值较低，可加快学习速度。但是，在易受噪声影响的系统中，较高的
ATQ_LRN_CYCLE_SELECT 会导致更稳定的ATQ_LRN 参数值。
• 当电机达到稳态速度时，应进行学习。
• 如果电机发生更改或电机速度变化±10%，则应重新学习。
为了进行简单总结，应该应用以下命令序列来启用自动学习：
• 将1b 写入ATQ_EN
• 空载运行电机
• 对ATQ_LRN_MIN_CURRENT 进行编程
• 对ATQ_LRN_STEP 进行编程
• 对ATQ_LRN_CYCLE_SELECT 进行编程
• 将1b 写入ATQ_LRN_START
• 该算法会以初始电流电平运行电机并保持ATQ_LRN_CYCLE_SELECT 个电气半个周期
• 接着，该算法会以最终电流电平运行电机并保持ATQ_LRN_CYCLE_SELECT 个电气半个周期
• 学习完成后，
– ATQ_LRN_START 位会自动清零至0b
– ATQ_LRN_DONE 位变为1b
• ATQ_LRN_CONST1 和ATQ_LRN_CONST2 会填充在各自的寄存器中
• 电机电流达到ATQ_TRQ_MAX
从原型设计测试了解 ATQ_LRN_CONST1 和 ATQ_LRN_CONST2 后，即可用于大规模生产，而无需再次调用学
习例程。大规模生产中应使用以下命令序列：
• VREF 设置为与原型测试学习期间相同的值
• 对ATQ_LRN_MIN_CURRENT 进行编程
• 对ATQ_LRN_STEP 进行编程
• 对ATQ_LRN_CONST1 进行编程
• 对ATQ_LRN_CONST2 进行编程
• 将1b 写入ATQ_EN
图7-25 显示了自动扭矩学习例程的综合流程图。
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START
4.5V ꢀꢁVM ꢀ 48V
MODE = 1
Wait tWAKE
nSLEEP = 1
EN_OUT = 0
SPI WRITE
Ini alize
Con gura on
Registers
SPI WRITE
EN_OUT = 1
ATQ_EN = 1
No
Yes
New Learning Rou ne
SPI WRITE
Run Motor with No Load
torque
ATQ_CTRL4 = Ini al Current
ATQ_CTRL15 = Current step,
No. of cycles
ATQ_CTRL2, 3, 4, 5 = Learn
parameter 1, 2
SPI WRITE
ATQ_CTRL4 = Ini al Current
ATQ_CTRL15 = Current step,
ATQ_LRN_CYCLE_SELECT
ATQ_LRN_START = 1
Yes
Ini al Current + Step >
255?
No
No
ATQ_LRN_DONE = 1?
ATQ_LRN_START = 0?
Yes
Use ATQ_LRN_CONST1, 2
for mass produc on
图7-25. 自动扭矩学习流程图
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图7-26. 自动扭矩学习
7-26 展示了初始电流 (IFS1) 为 740mA 且最终电流 (IFS2) 为 2.2A 时的自动学习过程。
图
ATQ_LEARN_CYCLE_SELECT 对应于32 个半个周期。
7.3.12.2 电流控制环路
表7-24 列出了与电流控制相关的寄存器。
表7-24. 用于电流控制的寄存器
参数
说明
ATQ_UL[7:0]
ATQ_LL[7:0]
滞环的上限和下限，其中ATQ_CNT 通过修改电机电流来控制。
ATQ_TRQ_MIN[7:0]
ATQ_TRQ_MAX[7:0]
启用自动扭矩时的可编程最小和最大电流限制。
当自动扭矩被启用时，输出电机电流的值。ATQ_TRQ_DAC 可以在ATQ_TRQ_MIN 和
ATQ_TRQ_MAX 之间变化。
ATQ_TRQ_DAC[7:0]
CNT_OFLW
CNT_UFLW
如果ATQ_CNT 大于ATQ_UL，则CNT_OFLW 标志变为1b。
如果ATQ_CNT 小于ATQ_LL，则CNT_UFLW 标志变为1b。
ATQ_CNT 参数与负载扭矩成正比，与步进驱动器的电流设置成反比。此关系的理想化表示如图7-27 所示-
ATQ_CNT
I1 < I2 < I3 < I4 < I5
AMAX
I3
I4
I5
ATQ_UL
I2
ATQ_LL
AMIN
I1
Load Torque
TMIN
T1
T2
TMAX
图7-27. ATQ_CNT 作为负载转矩的函数
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自动扭矩算法通过调制电机电流将 ATQ_CNT 限制在由用户可编程的 ATQ_UL 和 ATQ_LL 参数定义的滞环范围
内，如图7-27 所示。
• 如果负载扭矩需求增加（T1 到T2），ATQ_CNT 会超过ATQ_UL 阈值，作为响应，该算法会通过增加电流
（I3 到I4）将ATQ_CNT 带入滞环范围内。
• 当负载扭矩需求下降（从T2 降至T1）且ATQ_CNT 低于ATQ_LL 时，该算法会降低此电流，使ATQ_CNT 处
于滞环范围内（I5 到I4）。
以下方法说明了用户应如何选择电流控制参数的值-
• ATQ_TRQ_MIN 是支持施加到电机的最小负载转矩所需的最小电机电流。要查找此参数-
– 以最小负载扭矩(TMIN) 加载电机，并以满量程电流(IFS) 驱动电机
– 将ATQ_UL 和ATQ_LL 设为零，将KP 设为1
– 减小电流，直至电机停止
– 记下电机停止运转的电流(IA)
– 设置ATQ_TRQ_MIN = 1.1 x IA
• 要查找ATQ_TRQ_MAX -
– 电机电流为IA 时，用最大负载扭矩(TMAX) 加载电机。电机将停止运转。
– 开始增大电机电流
– 记下电机停止时的电流(IB)
– 设置ATQ_TRQ_MAX = 1.1 x IB
– 记下ATQ_CNT (AMAX)，其中电流为ATQ_TRQ_MAX，负载转矩为TMAX。
• 对于ATQ_UL -
– 将初始值设置为0.5 x AMAX。
– 应用特定于应用的负载分布（峰值负载和空闲负载）。
• 如果电机失速，请减小ATQ_UL 的值，直到电机不再失速。
• 如果电机在应用负载分布后没有停止，则可以增加ATQ_UL，直到电机停止。
– ATQ_UL 的值越高，在峰值负载时可以节省更多功率，但在快速负载瞬态的情况下，电机可能会失速。
– 较低的ATQ_UL 值会降低峰值负载时的节能效果，但也会降低电机失速和失步的可能性。
• 对于大多数应用程序，ATQ_UL 和ATQ_LL 之间相差2 是一个很好的起点。
• 只有在用户设置ATQ_UL 和ATQ_LL 后，VM_SCALE 位才应设置为1b。
下面展示了选择ATQ_UL、ATQ_LL、ATQ_TRQ_MAX 和ATQ_TRQ_MIN 参数的流程图。
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START
Load motor with
minimum load
torque
SPI WRITE
ATQ_TRQ_MIN =
ATQ_TRQ_MAX = IFS
ATQ_UL = ATQ_LL = 0
KP = 1
Reduce current
(ATQ_TRQ_MIN = ATQ_TRQ_MAX)
Motor stalled?
Yes
No
Note current as IA
Set ATQ_TRQ_MIN = 1.1 * IA
Load motor with
maximum load
torque
Increase current
(ATQ_TRQ_MIN = ATQ_TRQ_MAX)
Motor stalled?
No
Yes
Note current as IB, ATQ_CNT as AMAX
Set ATQ_TRQ_MAX = 1.1 * IB
Set ATQ_UL = 0.5 * AMAX
Load motor with
applica on speci c
load pro le
Yes
No
Motor stalled?
Decrease ATQ_UL ll
motor is not stalled
Increase ATQ_UL ll motor
stalls
图7-28. 选择ATQ_TRQ_MIN、ATQ_TRQ_MAX、ATQ_UL、ATQ_LL
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7.3.12.3 PD 控制环路
表7-25 描述了与PD 控制环路相关的主要参数：
表7-25. PD 控制环路的参数
参数
说明
KP[7:0]，KD[3:0]
PD 控制环路的比例和微分增益参数。
ATQ_CNT 参数是ATQ_AVG 半个周期数的移动平均值。因此，较高的ATQ_AVG 值会减慢环路对突
然出现的峰值负载需求的响应，但会确保平稳无急冲地过渡到更高的扭矩输出。较低的值会导致环路
立即响应突然的负载需求。
•
•
•
010b - 2 周期平均值
100b - 4 周期平均值
111b - 8 周期平均值
ATQ_AVG[2:0]
ATQ_FRZ[2:0]
• 其他值：无均值计算
电气半个周期中的延迟，在此之后，电流会随着PD 环路而变化。值越小，电流就越能更快地增加，
以满足峰值负载需求。此参数的范围是1 至7。
001b - 响应速度最快，但环路可能变得不稳定
111b - 响应速度最慢，但环路将保持稳定
如果误差变化小于ATQ_D_THR，则KD 对校正没有影响。只有当误差变化大于ATQ_D_THR 时，Kd
才会产生影响。
ATQ_D_THR[7:0]
例如：当ATQ_D_THR = 10 时，
如果误差变化为9，则u(t) = KP * e(t)
如果误差变化为12，则u(t) = KP * e(t) + KD * de(t)/dt
ATQ_ERROR_TRUNCATE[3:0]
在PD 环路公式中使用之前从误差中截断的LSB 位数。高值会减少电流波形中的任何振荡。
PD 控制算法表示为：
u(t) = KP * e(t) + KD * de(t)/dt
(14)
其中，
KP 和KD = PD 环路常数
u(t) = 控制器的输出
e(t) = 误差信号
• 一般来说，增加KP 会增加控制系统的响应速度。
• 但是，如果KP 过大，电流波形将开始振荡。
• 如果KP 进一步增大，振荡将增大。系统将变得不稳定，甚至可能在失控的情况下振荡。
• 增大KD 的值将导致控制系统对误差项的变化做出更强烈的反应，并将提高控制系统的总体响应速度。
• 建议使用较小的KD 值，因为微分响应对噪声非常敏感。
• 当选择非零KD 值时，为了提高系统的抗噪性能，应使用较高的ATQ_D_THR 值。
调整PD 环路参数的指导原则如下：
• 设置KP = 1，KD = 0，所有其他PD 环路参数应为默认值
• 应用特定于应用的负载分布
• 如果电机失速，增加KP、KD，减小ATQ_D_THR，直到电机停止失速
• 一旦电机不再失速，请观察恒定负载扭矩下的电流波形
• 如果电流波形有振荡，请增加ATQ_FRZ、ATQ_AVG 和ATQ_ERROR_TRUNCATE
• 如果ATQ_FRZ、ATQ_AVG 和ATQ_ERROR_TRUNCATE 的值超高，则可能会使负载瞬态响应恶化，因此建
议再次检查负载瞬态响应，确保PD 控制环路稳定。
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图7-29 是选择PD 控制环路参数的流程图。
START
Set KP = 1, KD = 0, all other
parameters at default value
Yes
No
Motor stalled during
load transient?
Increase KP, KD,
Decrease ATQ_D_THR
No
Increase ATQ_AVG,
ATQ_FRZ,
ATQ_ERROR_TRUNCATE
Current Stable at
Constant Torque?
Yes
PD loop con gured
图7-29. 选择PD 控制环路参数
7.3.12.4 通过自动扭矩提高效率
表7-26 展示了自动扭矩带来的热性能改进。热图像是在以下条件下捕捉的：
VM = 24V，1/16 微步进，4A 满量程电流，3000pps 速度，空载，室温环境
表7-26. 通过自动扭矩提高热性能
热感图像：禁用自动扭矩，IC 温度= 114.3°C
热感图像：启用自动扭矩，IC 温度= 37°C
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表7-26. 通过自动扭矩提高热性能(continued)
热感图像：禁用自动扭矩，电机温度= 65.8°C
热感图像：启用自动扭矩，电机温度= 28.1°C
自动扭矩带来的IC 和电机温度降低可提高步进电机系统的长期可靠性。
7.3.13 静止省电模式
当控制器未发送任何步进脉冲且电机保持相同位置时，可将 DRV8452 配置为以静止省电模式工作。当通过向
EN_STSL 位写入1b 来启用此模式时，可以通过将线圈电流从运行电流降低到保持电流来降低系统的功耗。
在最后一个 STEP 脉冲之后，该器件会等待一段由 TSTSL_DLY 寄存器编程的时间，之后线圈电流会在由
TSTSL_FALL 寄存器编程的时间段内从运行电流斜降至保持电流，如图7-30 所示。STSL 标志会上升，以指示器
件处于静止省电模式。一旦检测到下一个 STEP 脉冲，线圈电流会立即斜升至运行电流。TSTSL_FALL 和
TSTSL_DLY 的可用选项在表7-27 中显示。
运行电流由TRQ_DAC 寄存器编程，保持电流由ISTSL 寄存器编程，如节7.3.8 所示。
tSTSL_DLY tSTSL_FALL
STEP
TRQ_DAC
ISTSL
图7-30. 静止省电模式
表7-27. 静止下降时间和延迟时间
参数
说明
控制经过TSTSL_DLY 时间后电流从TRQ_DAC 降低到ISTSL 所需的时间。对于每个TSTSL_FALL，
TRQ_DAC 将下降1b，直到电流达到ISTSL。总下降时间= (TRQ_DAC - ISTSL) * 每个电流阶跃的下降时
间。
•
•
•
•
•
•
0000b：下降时间= 0
0001b：每个电流步进的下降时间= 1ms
............
TSTSL_FALL[3:0]
0100b：每个电流步进的下降时间= 4ms（默认值）
............
1111b：每个电流步进的下降时间= 15ms
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表7-27. 静止下降时间和延迟时间(continued)
参数
说明
控制最后一个STEP 脉冲和激活静止省电模式之间的延迟。
•
•
•
•
•
•
000000b：被保留
000001b：延迟= 1 x 16ms = 16ms
............
TSTSL_DLY[5:0]
000100b：延迟= 4 x 16ms = 64ms（默认值）
............
111111b：延迟= 63 x 16ms = 1.008s
备注
• 如果必须在器件处于静止省电模式时更改ISTSL，请先将EN_STSL 位从1b 更改为0b 然后再改回
为1b。
• 启用自动扭矩后，会将ISTSL 编程到ATQ_TRQ_MAX 和ATQ_TRQ_MIN 之间。
7.3.14 电荷泵
集成了一个电荷泵以提供高侧N 沟道MOSFET 栅极驱动电压。需要在VM 和VCP 引脚之间为电荷泵放置一个电
容作为储能电容。此外，还需要在CPH 和CPL 引脚之间放置一个一个陶瓷电容作为飞跨电容。
VM
VM
1 μF
VCP
CPH
0.1 μF
VM
Charge
Pump
Control
CPL
图7-31. 电荷泵方框图
7.3.15 线性稳压器
该器件中集成了一个线性稳压器。当 VCC 引脚连接至 DVDD 时，DVDD 稳压器为低侧栅极驱动器和所有内部电
路供电。为确保正常运行，请使用1μF 陶瓷电容器将DVDD 引脚旁路至GND。DVDD 输出的标称值为5V。
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VM
+
–
DVDD
5 V
1 μF
图7-32. 线性稳压器方框图
如果数字输入须一直连接高电平，则宜将输入连接至 DVDD 引脚而不是外部稳压器。此方法可在未应用 VM 引脚
或处于睡眠模式时省电：DVDD 稳压器被禁用，电流不会流经输入下拉电阻器。作为参考，逻辑电平输入的典型
下拉电阻为200kΩ。
请勿将nSLEEP 引脚连接至DVDD，否则器件将无法退出睡眠模式。
7.3.16 VCC 电压电源
可将外部电压施加至VCC 引脚，从而为内部逻辑电路供电。VCC 引脚上的电压应介于3.05V 和5.5V 之间，并且
应经过良好调节。当外部电源不可用时，VCC 引脚必须连接到该器件的DVDD 引脚。
当由VCC 供电时，内部逻辑块不会消耗VM 电源轨的功率，从而降低DRV8452 中的功率损耗。在高电压应用以
及热条件至关重要时，这非常有用。使用0.1μF 陶瓷电容器将VCC 引脚旁路至接地。
7.3.17 逻辑电平、三电平和四电平引脚图
图7-33 展示了M0、DECAY0 和ENABLE 引脚的输入结构。
图7-33. 三电平输入引脚图
图7-34 显示了M1 和TOFF 引脚的输入结构。
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图7-34. 四电平输入引脚图
图7-35 展示了STEP、DIR、MODE、SDI、SCLK、DECAY1 和nSLEEP 引脚的输入结构。
图7-35. 逻辑电平输入引脚图
下图展示了逻辑电平引脚nSCS 的输入结构。
图7-36. nSCS 输入引脚图
7.3.18 展频
展频或频率抖动通过将窄带信号转换为宽带信号，以将能量分散在多个频率上，从而降低 EMI 的影响。图 7-37
说明了随时间操作时钟频率对分散能量有何影响。
在 DRV8452 中，用户可以操作数字电路的内部时钟频率（典型值 10MHz）和电荷泵时钟（典型值 357kHz）来
降低峰值能量，并将能量分散到其他频率及其谐波。此特性与输出压摆率控制相结合，可更大程度地减少器件的
辐射发射，帮助器件通过严格的EMI 标准。
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Energy
Unmodulated
Modulated
EMI Peak
Reduction
Frequency
fc
图7-37. 展频频率调制降低EMI
当 DRV8452 配置为使用 SPI 接口工作时，可通过 DIS_SSC 位启用或禁用展频。默认情况下，上电后会禁用展
频。向 DIS_SSC 位写入 0b 会启用展频。如果器件以静音步进衰减模式运行，则展频会被禁用。此外，当
DRV8452 配置为使用GPIO 接口工作时，展频将被禁用。
有许多方法可以实现展频。DRV8452 使用三角模拟调制曲线。图7-38 和图7-39 显示了内部数字时钟和电荷泵时
钟围绕其各自中心频率的展频曲线。数字时钟在9MHz 和11MHz 之间以14 个步长等量变化。
请注意，中心频率本身会随工艺和温度的变化而变化，并且除此之外还有展频引起的变化。
DIS_SSC
1b
0b
Digital Clock
Frequency
1.2 µs x 14 = 16.8 µs
1.2 µs
16.8 µs
11 MHz
10 MHz
Triangular Modulation
9 MHz
Spread spectrum OFF
Spread spectrum ON
图7-38. 内部数字时钟的三角展频
DIS_SSC
1b
0b
Charge Pump
Frequency
2.8 µs x 4 = 11.2 µs
2.8 µs
11.2 µs
416 kHz
384 kHz
357 kHz
333 kHz
312 kHz
Triangular Modulation
Spread spectrum OFF
Spread spectrum ON
图7-39. 电荷泵时钟的三角展频
7.3.19 保护电路
该器件可完全防止电源欠压、电荷泵欠压、输出过流、开路负载和器件过热事件。此外，使用 SPI 接口工作时，
该器件可针对过载或线路末端运动提供失速检测保护。
7.3.19.1 VM 欠压锁定
无论VM 引脚电压何时降至UVLO 下降阈值电压以下：
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• 都会禁用所有输出（高阻态）
• 电荷泵会被禁用
• nFAULT 被驱动为低电平
当VM 电压恢复至UVLO 上升阈值电压以上时，将恢复正常运行（电机驱动器和电荷泵）。
使用SPI 接口工作时，如果VM 引脚上的电压降至 UVLO 下降阈值电压以下，但高于VRST 或VCC UVLO（如图
7-40 所示）：
• 可进行SPI 通信且器件的数字内核有效
• FAULT 和UVLO 位被设定为1b
• nFAULT 引脚被驱动为低电平
在这种情况下，如果VM 电压恢复到UVLO 上升阈值电压以上：
• nFAULT 引脚被释放（被上拉至外部电压）
• FAULT 位变为0b
• UVLO 位保持锁存为1b，直到通过CLR_FLT 位或nSLEEP 复位脉冲将其清除为止。
VM Voltage
VUVLO rising
VUVLO falling
VRST UVLO reset
or VCC UVLO
SPI available
Digital Alive
Outputs switching
CP enabled
UVLO bit 1b**
FAULT bit 0b*
nFAULT high
SPI available
Digital Alive
Outputs switching
CP enabled
UVLO, FAULT bits 0b*
nFAULT high
SPI available
Digital Alive
Outputs Hi-Z
Device Status
CP disabled
UVLO, FAULT bits 1b
nFAULT low
Time
* FAULT bit will be 0b if no fault is present
** UVLO bit will be 1b till cleared by CLR_FLT or nSLEEP pulse
图7-40. 电源电压斜坡曲线
当VM 引脚上的电压低于VRST 或VCC UVLO 时（如图7-41 所示）：
• 不支持SPI 通信，数字内核关断
• FAULT 和UVLO 位为0b
• nFAULT 引脚处于高电平
在后续上电时，如果VM 电压超过VRST 电压：
• 数字内核变为有效
• UVLO 位保持在0b
• FAULT 位设为1b
• nFAULT 引脚被拉至低电平。
• 当VM 电压超过VM UVLO 上升阈值时
– FAULT 位变为0b
– UVLO 位保持在0b
– nFAULT 引脚被拉高。
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VM Voltage
VUVLO rising
VUVLO falling
VRST UVLO reset
or VCC UVLO
SPI available
Digital Alive
Outputs Hi-Z
CP disabled
UVLO bit 0b
FAULT bit 1b
nFAULT low
SPI available
Digital Alive
Outputs switching
CP enabled
UVLO, FAULT bits 0b* UVLO, FAULT bits 1b
nFAULT high nFAULT low
SPI available
Digital Alive
Outputs Hi-Z
CP disabled
SPI unavailable
Digital Reset
Outputs Hi-Z
CP disabled
UVLO, FAULT bits 0b
nFAULT High
SPI available
Digital Alive
Outputs switching
CP enabled
UVLO, FAULT bits 0b*
nFAULT high
Device Status
Time
* FAULT bit will be 0b if no fault is present
图7-41. 电源电压斜坡曲线
7.3.19.2 VCP 欠压锁定(CPUV)
无论VCP 引脚电压何时降至CPUV 电压以下：
• 都会禁用所有输出（高阻态）
• nFAULT 引脚被驱动为低电平
• 电荷泵保持有效状态
• 对于SPI 版本，FAULT 和CPUV 位被设为1b
VCP 欠压条件消失后，器件将恢复正常运行（电机驱动器运行且释放nFAULT 引脚）。CPUV 位将保持在1b，
直到通过CLR_FLT 位或nSLEEP 复位脉冲将其清除为止。
7.3.19.3 逻辑电源上电复位(POR)
无论VCC 引脚电压何时降至VCCUVLO 阈值以下：
• 都会禁用所有输出（高阻态）
• 电荷泵会被禁用。
nFAULT 引脚上未报告VCC UVLO。VCC 欠压情况消失后，电机驱动器将恢复正常运行。
当器件使用SPI 接口工作时：
• 一旦VCC 超过UVLO 阈值，NPOR 位就会复位并锁存为0b。
• NPOR 会保持复位状态，直到通过CLR_FLT 位或nSLEEP 复位脉冲清零为止。
• 上电后，一旦发出CLR_FLT 命令，NPOR 就会自动锁存为1b。
图7-42 展示了VCC UVLO 方案。
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48V
4.5V
nSLEEP
VCC
UVLO
H-BRIDGE,
CHARGE PUMP,
DIGITAL
ENABLED
DISABLED
DVDD
+V
CLR_FLT
nFAULT
NPOR
图7-42. 逻辑电源POR
7.3.19.4 过流保护(OCP)
任意MOSFET 上的模拟电流限制电路通过移除栅极驱动来限制通过MOSFET 的电流。如果该电流限制的持续时
间超过tOCP，则会检测到过流故障。
• 两个H 桥中的MOSFET 都被禁用
• nFAULT 被驱动为低电平
• 电荷泵保持有效状态。
• 使用SPI 接口工作时：
– FAULT 和OCP 位锁存为1b
– 对于xOUTy 到VM 短路，相应的OCP_LSy_x 位会变为1b
– 对于xOUTy 到接地短路，相应的OCP_HSxy_x 位会变为1b
– TOCP 位对过流保护抗尖峰脉冲时间进行编程。
过流保护可在两种不同的模式下运行：锁存关断和自动重试。该器件支持动态更改工作模式。
7.3.19.4.1 锁存关断
要选择锁存关断模式：
• 对于H/W 接口，ENABLE 引脚必须为高阻态
• 对于SPI 接口，OCP_MODE 位应为0b
在该模式下，一旦 OCP 条件消除，器件会在应用 CLR_FLT 命令、nSLEEP 复位脉冲或下电上电后恢复正常运
行。
7.3.19.4.2 自动重试
要选择自动重试模式，请进行以下设置：
• 对于H/W 接口，ENABLE 引脚必须为高电平(> 2.7V)
• 对于SPI 接口，OCP_MODE 位应为1b
在该模式下，在经过 tRETRY 时间且故障条件消失后，器件将自动恢复正常运行（电机驱动器运行且释放 nFAULT
引脚）。
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7.3.19.5 失速检测
使用SPI 接口工作时，DRV8452 支持失速检测。
步进电机的绕组电流、反电动势和电机的机械扭矩负载之间有着独特的关系，如图7-43 所示。对于空载电机，反
电动势与绕组电流之间呈 90° 异相。对于给定的绕组电流，当电机负载接近电机的最大扭矩能力时，反电动势将
与绕组电流同相。通过检测电机电流的上升和下降电流象限之间的反电动势相移，DRV8452 可检测到电机过载失
速情况或线路末端运动。
图7-43. 通过监控电机反电动势进行失速检测
失速检测算法在以下情况下启用：
• 该器件编程为使用SPI 接口运行(MODE = 1)
• 衰减模式编程为智能调优纹波控制(DECAY = 111b)
• EN_STL 为1b
• 不存在故障条件（UVLO、OCP、OL、OTSD 等）。
该算法可通过监控 PWM 关断时间来比较上升和下降电流象限之间的反电动势，并生成一个称为扭矩计数的参
数，该参数由 TRQ_COUNT 寄存器表示。进行比较时，TRQ_COUNT 值在很大程度上与电机电流、环境温度和
电源电压无关。即使驱动器在全步进模式下运行，也可以检测电机失速。
TRQ_COUNT 的计算结果是最近四个电气半个周期的运行平均值。TRQ_COUNT 寄存器每个电气半个周期更新
一次。更新后的 TRQ_COUNT 与 STALL_TH 进行比较，如果检测到失速情况，则会在电气半个周期电流过零时
报告并锁存失速故障。
对于轻载电机，TRQ_COUNT 将为非零值。当电机接近失速状态时，TRQ_COUNT 将接近零并可用于检测失速
状态。
• 如果任何时候TRQ_COUNT 降至失速阈值（由STALL_TH 寄存器表示）以下，该器件将检测到失速。
• STALL、STL 和FAULT 位将在SPI 寄存器中被锁存为1b。
• STL_REP 位控制失速的报告方式。
– 如果STL_REP 位为1b，当检测到失速时，nFAULT 引脚将被驱动为低电平。
– 如果STEL_REP 为0b，则即使检测到失速，nFAULT 引脚也将保持高电平。
在失速情况下，电机轴不会旋转。当失速条件消失并且电机转速从零升至其目标速度时，电机会呈斜坡趋势增加
到目标转速。当通过 CLR_FLT 位或 nSLEEP 复位脉冲发出清除故障命令后，nFAULT 将被释放并且故障寄存器
将被清除。
电机线圈阻抗较高可能会导致 TRQ_COUNT 低。TRQ_SCALE 位允许按比例调高TRQ_COUNT 值，以便于进一
步处理。
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• 如果最初计算的TRQ_COUNT 值小于500，并且TRQ_SCALE 位为1b，则TRQ_COUNT 输出寄存器将乘以
8。
• 如果TRQ_SCALE 位为0b，TRQ_COUNT 会保留算法最初计算的值。
失速阈值可通过两种方式设置–
• 用户可以通过观察TRQ_COUNT 输出在所有运行条件下的行为来写入STALL_TH 位。
• 该算法可以使用自动失速学习过程来学习失速阈值，如下所述：
– 开始学习之前，请确保电机已达到其目标速度。请勿在电机转速加快或减慢时学习失速阈值。
– 通过将STL_LRN 位设置为1b 开始学习。
– 空载运行电机。
– 等待32 个电气周期，让驱动器了解稳态计数。
– 让电机失速。
– 等待16 个电气周期，让驱动器了解失速计数。
– 如果学习成功，STL_LRN_OK 位会变为1b。
– 失速阈值计算为稳定计数和失速计数的平均值，并存储在STALL_TH 寄存器中。
下面展示了有关如何设置失速阈值的流程图。
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START
4.5V ꢀꢁVM ꢀ 48V
MODE = 1
Wait tWAKE
nSLEEP = 1
EN_OUT = 0
SPI_READ CTRL7 and CTRL8 Registers to get
TRQ_COUNT while spinning at the desired
speed. Start with a STALL_TH of TRQ_COUNT/2
SPI WRITE
Ini alize Registers
and ne tune for reliable Stall detec on.
AUTOMATIC LEARNING
MANUAL
STALL
DETECTION
SPI WRITE
CTRL5, 6 = STALL_TH
CTRL4 = 0x1C
SPI WRITE
Re-learn
CTRL4 = 0x3C
Set Desired VREF
Set Desired VREF
EN_OUT=1
Spin Motor with
desired DIR, STEP
EN_OUT = 1
Spin Motor with
desired DIR, STEP
Stall Motor for > 16
NO
NO
Electrical Cycles
nFAULT = 0?
nFAULT = 0?
YES
SPI READ
YES
DIAG Status 2
SPI READ
SPI READ
Fault status
Fault status
NO
STL_LRN_OK =
1?
NO
NO
OtherFaults,
Takeac on
STL = 1?
STL = 1?
YES, Learn
Success
YES, Motor
Stalled
YES, Motor
Stalled
Stop Motor
Remove Stall
Clear Fault
Stop Motor
Stop Motor
Clear Fault
Clear Fault
Clear Fault
Clear Fault
Clear Fault
Spin Motor with
desired DIR, STEP
YES
YES
nFAULT = 1?
NO
nFAULT = 1?
NO
EN_OUT = 0
Inves gate Fault
Condi on
EN_OUT = 0
Inves gate Fault
Condi on
图7-44. 失速学习流程图
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有时，由于电机运行或失速时扭矩计数不稳定，自动失速学习过程可能无法成功进行。例如，当电机具有较高的
线圈电阻或以非常高或低的速度运行时，扭矩计数可能会随时间变化很大，并且稳定计数与失速计数之间的差异
可能很小。在这种情况下，建议不要使用自动失速学习方法。用户应仔细研究整个工作条件范围内的稳定计数和
扭矩计数，并将阈值设为介于最小稳定计数和最大失速计数之间的中间值。
在一种速度下获得的失速阈值可能不能充分适合其他速度。建议每当电机转速变化百分比大于10% 时，均重新获
得失速阈值。
备注
• 失速检测算法取决于修改PWM 关断时间的反电动势。反电动势与电机转速成正比。为了使失速检
测可靠工作，电机速度应足够高，以便能够生成具有足够振幅的反电动势。电机线圈电阻越高，实
现可靠失速检测所需的最低速度就越大。
• 当器件通过切换EN_OUT 位或ENABLE 引脚从禁用模式（H 桥高阻态）进入激活模式时；或者当
器件通过发出CLR_FLT 从故障中恢复时，失速检测故障也可能会被标记。这是因为TRQ_CNT 达
到高于STL_TH 的值所花费的时间。由于失速故障，nFAULT 可能会保持低电平（如果STL_REP =
1b)，并且需要另一个CLR_FLT 来释放失速故障和nFAULT 引脚。这可通过以下方式来表示：
– 启用活动模式后启用失速检测（仅在写入EN_OUT = 1b 并使ENABLE = 逻辑高电平后，才能写
入EN_STALL = 1b）
– 仅在电桥处于激活模式或已发出CLR_FLT 命令以清除故障条件后才启动STEP 脉冲。
• 如果由于低电源电压、高线圈电阻或电机高速而导致无法进行电流调节，失速检测可能无法可靠地
工作，因为TRQ_COUNT 可能不稳定并可能跳至高值。可以通过查看线圈电流波形来检查和确认这
一点。如果线圈电流具有标准正弦波形，并且正弦波的峰值达到所需的满量程电流，则失速检测将
可靠地工作。如果由于高速或低电源电压而导致电流波形为三角形，则失速检测算法可能无法可靠
地运行。
• 如果EN_STL = 1b 并且还启用了自动扭矩，则当检测到电机失速时，线圈电流会变为
ATQ_TRQ_MAX。
• 如果EN_STL = 0b 并且启用了自动扭矩，则当电机失速时，线圈电流会变为ATQ_TRQ_MIN。
7.3.19.6 开路负载检测(OL)
检测到开路负载故障：
• 当电机运行时-
– 如果线圈电流降至开路负载电流阈值(IOL) 以下
• 当电机处于保持状态时-
– 如果线圈电流降至分度器设置的ITRIP 电平以下
• 如果上述情况持续时间超过开路负载检测时间(tOL
)
当器件使用SPI 接口运行时，EN_OL 位必须为1b 才能启用开路负载检测。
开路负载检测时间(tOL) 设置如表7-28 所示：
表7-28. 开路负载检测时间
OL_T
最大tOL (ms)
接口
60
30
H/W 接口
SPI 接口
不适用
00b
60
01b（默认值）
10b
120
一旦检测到开路负载故障：
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• nFAULT 会被拉低。
• 如果器件使用SPI 接口工作：
– OL 和FAULT 位锁存为1b
– 如果OL_A 位为1b，则表明绕组A 在AOUT1 和AOUT2 之间出现开路负载故障。
– BOUT1 和BOUT2 之间出现开路负载故障会使OL_B 位变为1b。
当开路负载条件消失后，具体行为取决于器件是配置为使用H/W 接口还是SPI 接口。
当器件配置为使用H/W 接口并且开路负载条件消失时：
• 如果ENABLE 引脚为逻辑高电平，nFAULT 将立即被释放。
• 如果ENABLE 引脚为高阻态，则在施加nSLEEP 复位脉冲后会释放nFAULT。
当器件配置为使用SPI 接口且开路负载条件消失时：
• 如果OL_MODE 位为1b，则立即释放nFAULT。仅当通过CLR_FLT 位或nSLEEP 复位脉冲发出清除故障命
令后，故障寄存器中的OL 位和DIAG2 寄存器中的OL_X 位才会被清除。
• 如果OL_MODE 位为0b，则在通过CLR_FLT 位或nSLEEP 复位脉冲发出清除故障命令后，nFAULT 或故障
位会被释放。
当器件下电上电或退出睡眠模式时，该开路负载故障也会清除。
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图 7-45 和图 7-46 分别展示了线圈 A 和线圈 B 分别开路时的开路负载检测。开路负载检测时间被选择为最大
60ms，OL_MODE 位为0b。
从上到下的布线：AOUT2、线圈A 电流、线圈B 电流、nFAULT
图7-45. 线圈A 开路负载检测
从上到下的布线：AOUT2、线圈A 电流、线圈B 电流、nFAULT
图7-46. 线圈B 开路负载检测
备注
• 在静音阶跃衰减模式下，仅当电机处于运动状态时才会进行开路负载故障检测。如果电机处于静止
状态，则不支持开路负载检测。
• 检测到开路负载故障时-
– 如果ENABLE 引脚从逻辑高电平动态变为高阻态，则在开路负载条件消失后应用nSLEEP 复位
脉冲。
– 如果OL_MODE 从1b 更改为0b 或EN_OL 从1b 更改为0b，则在开路负载条件消失后应用清
除故障命令。
• 当器件在启用自动扭矩的情况下工作时，如果检测到开路负载故障，则线圈电流会变为与
TRQ_DAC 相对应的值。
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7.3.19.7 过热警告(OTW)
如果内核温度超过过热警告的跳变点 (TOTW)，则会检测到过热警告。仅当器件使用 SPI 接口运行时，才支持此功
能。
当检测到OTW 时：
• OTW 和TF 位会被置为1b
• 器件不会执行任何其他操作，并且会继续运行。
• 电荷泵保持有效状态。
• 如果TW_REP 位为1b -
– 如果发生OTW，nFAULT 会被拉低
– FAULT 位设为1b
当内核温度降至低于过热警告的迟滞点(THYS_OTW) 时，OTW 和TF 位会自动清除。
7.3.19.8 热关断(OTSD)
如果内核温度超过热关断限值(TOTSD)，则会检测到热关断。当检测到热关断时：
• 会禁用H 桥中的所有MOSFET
• nFAULT 被驱动为低电平
• 电荷泵会被禁用
• 使用SPI 接口工作时
– FAULT、TF 和OTS 位被设置为1b
热关断恢复保护可在两种不同的模式下运行：锁存关断和自动重试。该器件支持动态更改恢复模式。
7.3.19.8.1 锁存关断
要选择锁存关断模式：
• 如果器件使用H/W 接口运行，则ENABLE 引脚应为高阻态
• 如果器件使用SPI 接口运行，则OTSD_MODE 应为0b
在该模式下，结温降至过热阈值限值减去迟滞 (TOTSD – THYS_OTSD) 所得的值以下后，器件会在应用 nSLEEP 复
位脉冲或下电上电后恢复正常运行。
7.3.19.8.2 自动重试
要选择自动重试模式，请进行以下设置：
• 对于H/W 接口，ENABLE 引脚必须为逻辑高电平(>2.7V)
• 对于SPI 接口，OTSD_MODE 位应为1b
在该模式下，结温降至过热阈值限值减去迟滞 (TOTSD – THYS_OTSD) 所得的值以下后，器件将恢复正常运行（电
机驱动器运行且释放nFAULT 线路）。当采用SPI 接口工作时，TF 和OTS 位保持锁存为1b，指示发生热事件，
直到通过CLR_FLT 位或nSLEEP 复位脉冲发出清除故障命令为止。
7.3.19.9 电源电压检测
内部 ADC 会监控施加到电机驱动器的电源电压，并在 CTRL14 寄存器中的 VM_ADC 位上输出该值。默认值为
01011b，对应于24V。
该电源电压读数可用于实现控制器过压保护，方法是在电源电压超过预定阈值时禁用电机驱动器。
7.3.19.10 nFAULT 输出
nFAULT 引脚具有开漏输出且应上拉至 5V、3.3V 或 1.8V 电源电压。nFAULT 引脚在上电后将为高电平。当检测
到故障时，nFAULT 引脚将变成逻辑低电平。对于 5V 上拉，nFAULT 引脚可通过一个电阻连接至 DVDD 引脚。
对于3.3V 或1.8V 上拉，必须使用一个外部电源。
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Output
nFAULT
图7-47. nFAULT 引脚
表7-29. 故障条件汇总
7.3.19.11 故障条件汇总
H 桥
故障
条件
配置
—
错误报告
电荷泵
禁用
分度器
禁用
逻辑
复位
恢复
nFAULT/S
PI
VM < VUVLO
VM > VUVLO
VM 欠压(UVLO)
禁用
nFAULT/S
PI
VCP 欠压
(CPUV)
VCP < VCPUV
VCP > VCPUV
—
—
禁用
禁用
工作
禁用
工作
禁用
工作
复位
VCC <
SPI
VCC > VCCUVLO
逻辑电源POR
过流（OCP）
VCCUVLO
锁存：
CLR_FLT /
nSLEEP 复位脉
冲
OCP_MODE = 0b/
ENABLE = 高阻态
nFAULT/S
PI
禁用
工作
工作
工作
IOUT > IOCP
自动重试：
tRETRY
OCP_MODE = 1b/
ENABLE = 1
nFAULT/S
PI
禁用
工作
工作
工作
工作
工作
工作
工作
OL_MODE = 1b /
ENABLE
nFAULT/S
PI
自动
= 1
开路负载(OL)
检测到空载
锁存：
CLR_FLT /
nSLEEP 复位脉
冲
OL_MODE = 0b /
ENABLE
nFAULT/S
PI
工作
工作
工作
工作
= 高阻态
STL_REP = 0b
SPI
工作
工作
工作
工作
工作
工作
工作
工作
CLR_FLT /
nSLEEP 复位脉
冲
失速检测
(STALL)
电机失速/卡住
nFAULT/S
PI
STL_REP = 1b
nFAULT/S
PI
TW_REP = 1b
TW_REP = 0b
工作
工作
工作
工作
工作
工作
工作
工作
自动：TJ < TOTW
TJ > TOTW
过热警告(OTW)
热关断(OTSD)
- THYS_OTW
SPI
锁存：
CLR_FLT /
nSLEEP 复位脉
冲
OTSD_MODE = 0b/
ENABLE = 高阻态
nFAULT/S
PI
禁用
禁用
禁用
禁用
工作
工作
工作
工作
TJ > TOTSD
自动：TJ <
OTSD_MODE = 1b/
ENABLE = 1
nFAULT/S
PI
TOTSD
-
THYS_OTSD
7.3.20 器件功能模式
7.3.20.1 睡眠模式
当 nSLEEP 引脚为低电平时，该器件将进入低功耗睡眠模式。在睡眠模式下，将会禁用所有内部 MOSFET、
DVDD 稳压器、SPI 和电荷泵。必须在 nSLEEP 引脚上的下降沿之后再过去tSLEEP 时间后，器件才能进入睡眠模
式。如果 nSLEEP 引脚变为高电平，该器件会自动退出睡眠模式。必须在经过 tWAKE 时间之后，器件才能针对输
入做好准备。
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7.3.20.2 禁用模式
ENABLE 引脚用于启用或禁用器件中的半桥。当ENABLE 引脚为低电平时，输出驱动器会禁用（高阻态）。使用
SPI 接口工作时，EN_OUT 位也可用于禁用输出驱动器，如表7-30 所示。当EN_OUT 位为0b 时，输出驱动器
会禁用（高阻态）。
表7-30. 启用或禁用输出驱动器的条件
nSLEEP
ENABLE
EN_OUT
H 桥
禁用
禁用
禁用
禁用
启用
0
1
1
1
1
X
0
0
1
1
X
0b
1b
0b
1b
7.3.20.3 工作模式
在以下情况下启用该模式：
• nSLEEP 为高电平
• ENABLE 引脚为高阻态或逻辑高电平
• 对于SPI 接口，EN_OUT = 1b
• VM > UVLO
必须在经过tWAKE 时间之后，器件才能针对输入做好准备。
7.3.20.4 nSLEEP 复位脉冲
锁存故障可通过nSLEEP 复位脉冲清除。该脉冲的宽度必须在20µs 至40µs 之间。如果nSLEEP 保持低电平的
时间在40µs 至120µs 之间，则会清除故障，但器件有可能会关断，也有可能不关断，如图7-48 所示。该复位脉
冲不影响电荷泵或其他功能块的状态。
nSLEEP
120 µs
20 µs
40 µs
All faults cleared,
Device shuts down (goes into sleep mode,
faults cleared by default)
y not shutdown
All faults cleared, device may or ma
device stays active
图7-48. nSLEEP 复位脉冲
表7-31. 功能模式汇总
7.3.20.5 功能模式汇总
H 桥
DVDD 稳压器
条件
配置
电荷泵
分度器
禁用
逻辑
禁用
4.5V < VM <
nSLEEP 引脚= 0
睡眠模式
禁用
禁用
工作
禁用
工作
48V
4.5V < VM <
nSLEEP 引脚= 1
工作
工作
禁用
工作
工作
工作
工作
48V
ENABLE = 1 且EN_OUT = 1b
nSLEEP 引脚= 1
ENABLE 引脚= 0 或
EN_OUT = 0b
4.5V < VM <
禁用
工作
工作
48V
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7.4 编程
7.4.1 串行外设接口(SPI) 通信
当配置为使用 SPI 接口工作时，该器件提供全双工、4 线同步通信，用于设置器件配置、工作参数，以及从器件
读取诊断信息。本节介绍了 SPI 协议、命令结构以及控制和状态寄存器。SPI 在目标模式下工作，并且可以通过
以下配置与控制器连接：
• 一个目标器件
• 并行连接的多个目标器件
• 串行（菊花链）连接的多个目标器件
7.4.1.1 SPI 格式
串行数据输入 (SDI) 字包含一个 16 位字，即 8 位命令 (A1) 后跟 8 位数据 (D1)。串行数据输出 (SDO) 字包含 8
位状态寄存器，其中带有故障状态指示 (S1)，后跟一个报告字节 (R1)。图 7-49 展示了控制器和 SPI 目标驱动器
之间的数据序列。
nSCS
A1
S1
D1
R1
SDI
SDO
图7-49. SPI 格式- 标准“16 位”帧
有效帧必须满足以下条件：
• 当nSCS 引脚变为低电平和高电平时，SCLK 引脚必须为低电平。
• nSCS 引脚在两帧之间的高电平时间至少应为500ns。
• 当nSCS 引脚被拉为高电平时，SCLK 和SDI 引脚上的任何信号都将被忽略，并且SDO 引脚处于高阻态(Hi-
Z)。
• 必须进行完整的16 个SCLK 周期，标准帧的事务才有效；或者，对于具有“n”个外设器件的菊花链帧，必须
进行16 + (n x 16) 个SCLK 周期，事务才有效。否则，会报告帧错误(SPI_ERROR)，如果是写入操作，则数
据会被忽略。
• 来自器件的SDO 上的数据会在SCLK 的上升沿传播，而SDI 上的数据会由器件在SCLK 的下个下降沿捕获。
• 最高有效位(MSB) 最先移入和移出。
• 对于写命令，寄存器中要写入的现有数据会在8 位命令数据之后在SDO 引脚上移出。
SDI 输入数据字长为16 位，包含以下格式，如表7-32 所示：
• 命令字节（前8 位）
– MSB 位指示帧类型（对于标准帧，位B15 = 0）。
– MSB 位旁边是W0，指示读取或写入操作（位B14，写入= 0，读取= 1）
– 后跟6 个地址位，A[5:0]（位B13 至B8）
• 数据字节（最后8 位）
– 最后8 位表示数据，D[7:0]（位B7 至B0）。对于读取操作，这些位通常设置为空值，而对于写入操作，
这些位包含用于写入所寻址寄存器的数据值。
表7-32. SDI - 标准帧格式
读/写
B14
W0
地址
数据
B15
0
B13
A5
B12
A4
B11
A3
B10
A2
B9
A1
B8
A0
B7
D7
B6
D6
B5
D5
B4
D4
B3
D3
B2
D2
B1
D1
B0
D0
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SDO 输出数据字长为16 位，包含以下格式，如表7-33 所示：
• 状态字节（前8 位）
– 2 个MSB 位被强制为高电平（B15、B14 = 1）。
– 以下6 位来自故障寄存器（B13 至B8）
• 报告字节（最后8 位）
– 最后8 位(B7:B0) 为读取操作要读取的寄存器中的当前数据(W0 = 1)，或者为写入命令要写入的寄存器中
的现有数据(W0 = 0)。
表7-33. SDO 输出数据字格式
状态
报告
B15
1
B14
1
B13
B12
B11
B10
STL
B9
TF
B8
OL
B7
D7
B6
D6
B5
D5
B4
D4
B3
D3
B2
D2
B1
D1
B0
D0
UVLO CPUV OCP
7.4.1.2 用于菊花链配置的多个目标器件的SPI
将多个器件连接到控制器时，可以使用或不使用菊花链。如果要在不使用菊花链的情况下将“n”个器件连接到控
制器，必须针对 nSCS 引脚利用来自控制器的“n”个 GPIO 资源。然而，如果使用菊花链配置，则可利用单条
nSCS 线路来连接多个器件。
图 7-50 展示了三个器件以菊花链形式连接时的拓扑。当多个器件与同一控制器通信时，此配置可节省 GPIO 端
口。
Commander
SDO1 / SDI2
SDI1
SDO2 / SDI3
SDO3
DRV8452 (1)
DRV8452 (3)
DRV8452 (2)
M-SDO
M-nSCS
M-SCLK
M-SDI
图7-50. 在菊花链中连接的三个器件
链中的第一个器件从 MCU 接收数据（如图 7-51 所示），以便进行三器件配置：2 字节标头 (HDRx) 后跟 3 字节
地址(Ax) 后跟3 字节数据(Dx)。
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nSCS
HDR1
S1
HDR2
HDR1
A3
A2
A3
A1
A2
D3
R1
D2
D3
D1
D2
SDI1
HDR2
SDO1 / SDI2
S2
S3
S1
S2
HDR1
S1
HDR2
HDR1
A3
R2
R3
R1
R2
D3
R1
SDO2 / SDI3
SDO3
HDR2
All Address bytes
reach destination
All Data bytes
reach destination
Status response here
Reads executed here
Writes executed here
图7-51. 带有三个器件的SPI 帧
通过链中传送数据后，MCU 会按图 7-52 中所示的格式接收数据字符串，以便进行三器件配置：3 字节状态 (Sx)
后跟2 字节标头后跟3 字节报告(Rx)。
nSCS
HDR1
S3
HDR2
S2
A3
S1
A2
A1
D3
R3
D2
R2
D1
R1
SDI
HDR1
HDR2
SDO
图7-52. 用于三个器件的SPI 数据序列
标头字节包含链中连接的器件数量信息，以及一个全局清除故障命令，该命令将在芯片选择(nSCS) 信号的上升沿
清除所有器件的故障寄存器。标头值N5 到N0 是6 位，专用于显示链中的器件数量。每个菊花链连接最多可串行
连接63 个器件。
HDR2 寄存器的 5 个LSB 不用考虑位，MCU 可以使用这些位来确定菊花链连接的完整性。对于两个 MSB，标头
字节必须以1 和0 开头。
HDR 1
N4 N3
HDR 2
1
0
N5
N2
N1
N0
1
0
CLR
x
x
x
x
x
Don‘t care
No. of devices in the chain
(up to 26 œ 1= 63)
1 = global FAULT clear
0 = don‘t care
图7-53. 标头字节
状态字节提供菊花链中每个器件的故障状态寄存器的相关信息，因此MCU 不必启动读取命令即可从任何特定器件
读取故障状态。这样可以保留用于MCU 的其他读取命令，并使系统更有效地确定器件中标记的故障条件。对于两
个MSB，状态字节必须以1 和1 开头。
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1
1
0
0
N5
N4
X
N3
X
N2
X
N1
X
N0
X
Header Bytes
(HDRx)
CLR
Status Byte
(Sx)
1
0
1
UVLO
A5
CPUV
A4
OCP
A3
STL
A2
TF
A1
D1
OL
A0
D0
Address Byte
(Ax)
R/W
D6
Data Byte
(Dx)
D7
D5
D4
D3
D2
图7-54. 标头、状态、地址和数据字节的内容
当数据通过器件时，它通过计算接收到的状态字节数后跟第一个标头字节来确定自身在链中的位置。例如，在这
种三器件配置中，链中的器件2 在接收HDR1 字节之前先接收两个状态字节，然后再接收HDR2 字节。
根据两个状态字节，数据可以确定其位于链中的第二个位置。根据 HDR2 字节，数据可以确定链中连接了多少个
器件。这样，数据仅将相关的地址和数据字节加载到其缓冲区中，并绕过其他位。该协议允许在不增加系统延迟
的情况下为链上多达63 个器件提供更快的通信。
对于单器件连接，地址和数据字节保持不变。图7-51 中显示的报告字节（R1 到R3）是所访问的寄存器的内容。
nSCS
SCLK
X
Z
MSB
MSB
LSB
LSB
X
Z
SDI
SDO
Capture
Point
Propagate
Point
图7-55. SPI 事务
7.4.1.3 用于并行配置的多个目标器件的SPI
图7-56 显示了以并行配置连接的三个DRV8452 器件。
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DRV8452 (1)
SPI
DRV8452 (2)
DRV8452 (3)
Microcontroller
SDI1
SDO1
SDI2
SDO2
SDI3
SDO3
SPI
SPI
M-CS1
M-CS2
M-CS3
M-CLK
M-SDO
M-SDI
图7-56. 以并行配置连接的三个器件
7.5 寄存器映射
表 7-34 列出了该器件的存储器映射寄存器。表 7-34 中未列出的所有寄存器地址都应视为保留的存储单元，并且
不得修改寄存器内容。
表7-34. 内存映射
7
6
5
4
3
2
1
TF
0
OL
寄存器
FAULT
DIAG1
类型
R
地址
0x00
0x01
FAULT
SPI_ERROR
OCP_HS2_B
UVLO
CPUV
OCP
STL
OCP_LS2_B
OCP_LS1_B
OCP_HS1_B
OCP_LS2_A
OCP_HS2_A
OCP_LS1_A
OCP_HS1_A
R
DIAG2
DIAG3
CTRL1
STSL
RSVD
OTW
OTS
STL_LRN_OK
CNT_UFLW
STALL
RSVD
LRN_DONE
NPOR
OL_B
OL_A
R
R
0x02
0x03
0x04
NHOME
CNT_OFLW
IDX_RST
RSVD
DECAY [2:0]
MICROSTEP_MODE [3:0]
EN_OUT
SR
TOFF [1:0]
RW
CTRL2
CTRL3
DIR
STEP
SPI_DIR
SPI_STEP
RW
RW
0x05
0x06
CLR_FLT
LOCK [2:0]
TOCP
OCP_MODE
STL_FRQ
OTSD_MODE
OTW_REP
CTRL4
TBLANK_TIME[1:0]
STL_LRN
EN_STL
STL_REP
STEP_FRQ_TOL[1:0]
RW
0x07
CTRL5
CTRL6
CTRL7
CTRL8
STALL_TH [7:0]
TRQ_SCALE
TRQ_COUNT [7:0]
RW
RW
R
0x08
0x09
0x0A
0x0B
RC_RIPPLE[1:0]
DIS_SSC
STALL_TH [11:8]
RSVD
TRQ_COUNT[11:8]
RES_AUTO[1:0]
R
CTRL9
CTRL10
EN_OL
OL_MODE
OL_T[1:0]
STEP_EDGE
ISTSL[7:0]
EN_AUTO
RW
RW
RW
RW
RW
R
0x0C
0x0D
0x0E
0x0F
0x10
0x11
0x12
0x13
0x14
0x15
0x16
CTRL11
TRQ_DAC [7:0]
CTRL12
EN_STSL
TSTSL_FALL[3:0]
TSTSL_DLY[5:0]
RSVD
VREF_INT_EN
CTRL13
RSVD
INDEX1
CUR_A_POS[7:0]
INDEX2
CUR_A_SIGN
CUR_B_SIGN
RSVD
CUR_B_POS[7:0]
RSVD
CUR_A[9:2]
RSVD
R
INDEX3
R
INDEX4
CUR_A[1:0]
R
INDEX5
R
CUSTOM_CTRL1
EN_CUSTOM
RW
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表7-34. 内存映射(continued)
7
6
5
4
3
2
1
0
寄存器
类型
地址
CUSTOM_CTRL2
CUSTOM_CURRENT1[7:0]
CUSTOM_CURRENT2[7:0]
CUSTOM_CURRENT3[7:0]
CUSTOM_CURRENT4[7:0]
CUSTOM_CURRENT5[7:0]
CUSTOM_CURRENT6[7:0]
CUSTOM_CURRENT7[7:0]
CUSTOM_CURRENT8[7:0]
ATQ_CNT[7:0]
RW
0x17
CUSTOM_CTRL3
CUSTOM_CTRL4
CUSTOM_CTRL5
CUSTOM_CTRL6
CUSTOM_CTRL7
CUSTOM_CTRL8
CUSTOM_CTRL9
ATQ_CTRL1
ATQ_CTRL2
ATQ_CTRL3
ATQ_CTRL4
ATQ_CTRL5
ATQ_CTRL6
ATQ_CTRL7
ATQ_CTRL8
ATQ_CTRL9
ATQ_CTRL10
ATQ_CTRL11
ATQ_CTRL12
ATQ_CTRL13
ATQ_CTRL14
ATQ_CTRL15
ATQ_CTRL16
ATQ_CTRL17
ATQ_CTRL18
SS_CTRL1
RW
RW
RW
RW
RW
RW
RW
R
0x18
0x19
0x1A
0x1B
0x1C
0x1D
0x1E
0x1F
0x20
0x21
0x22
0x23
0x24
0x25
0x26
0x27
0x28
0x29
0x2A
0x2B
0x2C
0x2D
0x2E
0x2F
0x30
0x31
0x32
0x33
0x34
0x35
0x3C
ATQ_CNT[10:8]
RSVD
ATQ_LRN_CONST1[10:8]
ATQ_LRN_CONST2[10:8]
RW
RW
RW
RW
RW
RW
RW
RW
RW
RW
RW
RW
RW
RW
R
ATQ_LRN_CONST1[7:0]
ATQ_LRN_MIN_CURRENT[4:0]
ATQ_LRN_CONST2[7:0]
ATQ_UL[7:0]
ATQ_LL[7:0]
KP[7:0]
RSVD
LRN_START
KD[3:0]
ATQ_EN
ATQ_FRZ[2:0]
ATQ_AVG[2:0]
ATQ_TRQ_MIN[7:0]
ATQ_TRQ_MAX[7:0]
ATQ_D_THR[7:0]
RSVD
ATQ_ERROR_TRUNCATE[3:0]
VM_SCALE
ATQ_LRN_STEP[1:0]
ATQ_TRQ_DAC[7:0]
ATQ_LRN_CYCLE_SELECT[1:0]
RSVD
RSVD
RW
RW
RW
RW
RW
RW
RW
RW
RSVD
SS_SMPL_SEL[1:0]
RSVD
SS_PWM_FREQ[1:0]
RSVD
EN_SS
SS_CTRL2
SS_KP[7:0]
SS_KI[7:0]
SS_CTRL3
SS_CTRL4
RSVD
SS_KI_DIV_SEL[2:0]
VM_ADC[4:0]
RSVD
SS_KP_DIV_SEL[2:0]
RSVD
SS_CTRL5
SS_THR[7:0]
CTRL 14
复杂的位访问类型经过编码可适应小型表单元。表7-35 显示了适用于此部分中访问类型的代码。
表7-35. 访问类型代码
访问类型
读取类型
R
代码
说明
读取
写入
R
写入类型
W
W
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表7-35. 访问类型代码(continued)
访问类型
复位或默认值
-n
代码
说明
复位后的值或默认值
7.5.1 状态寄存器
状态寄存器用于报告警告和故障状况。状态寄存器是只读寄存器。
表 7-36 列出了状态寄存器的存储器映射寄存器。表 7-36 中未列出的所有寄存器偏移地址都应视为保留的存储单
元，并且不应修改寄存器内容。
表7-36. 状态寄存器汇总表
寄存器名称
地址
部分
查找
查找
转到
转到
0x00
故障
0x01
0x02
0x03
DIAG1
DIAG2
DIAG3
7.5.1.1 FAULT（地址= 0x00）[默认值= 00h]
图7-57 中显示了故障状态，表7-37 中对此进行了介绍。
只读
返回寄存器映射表
图7-57. 故障寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
FAULT
R-0b
SPI_ERROR
R-0b
UVLO
R-0b
CPUV
R-0b
OCP
R-0b
STL
R-0b
TF
OL
R-0b
R-0b
表7-37. 故障寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7
FAULT
0b
读
当器件出现任何故障情况时，FAULT 位为1b。在正常工作期间，FAULT 位
为0b。当FAULT 位为1b 时，nFAULT 引脚会被下拉。在正常工作期间，
nFAULT 引脚会被释放。
6
SPI_ERROR
R
0b
指示SPI 协议错误，例如SCLK 脉冲多于所需，或者缺少SCLK，即使
nSCS 为低电平。SPI_ERROR 会在出现故障时变为1b，并且nFAULT 引
脚会被驱动为低电平。当协议错误消失时，并且已通过CLR_FLT 位或
nSLEEP 复位脉冲发出清除故障命令后，器件将恢复正常运行。
5
4
3
2
1
UVLO
CPUV
OCP
STL
0b
0b
0b
0b
0b
读
R
R
R
R
当该位为1b 时，表示存在电源欠压锁定故障情况。
当该位为1b 时，表示存在电荷泵欠压故障情况。
当该位为1b 时，表示存在过流故障情况
当该位为1b 时，表示存在电机失速情况。
TF
过热警告(OTW) 和过热关断(OTSD) 的逻辑或。当该位为1b 时，表示出现
过热故障。
0
OL
R
0b
当该位为1b 时，表示存在开路负载故障情况。
7.5.1.2 DIAG1（地址= 0x01）[默认值= 00h]
图7-58 展示了DIAG1，表7-38 中对此进行了介绍。
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只读
返回寄存器映射表
图7-58. DIAG1 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
OCP_LS2_B
R-0b
OCP_HS2_B
R-0b
OCP_LS1_B
R-0b
OCP_HS1_B
R-0b
OCP_LS2_A
R-0b
OCP_HS2_A
R-0b
OCP_LS1_A
R-0b
OCP_HS1_A
R-0b
表7-38. DIAG1 寄存器字段说明
位
字段
OCP_LS2_B
类型
默认值
说明
7
R
0b
0b
0b
0b
0b
0b
0b
0b
当该位为1b 时，表示连接到BOUT2 的半桥在低侧FET 上存在过流故障
当该位为1b 时，表示连接到BOUT2 的半桥在高侧FET 上存在过流故障
当该位为1b 时，表示连接到BOUT1 的半桥在低侧FET 上存在过流故障
当该位为1b 时，表示连接到BOUT1 的半桥在高侧FET 上存在过流故障
当该位为1b 时，表示连接到AOUT2 的半桥在低侧FET 上存在过流故障
当该位为1b 时，表示连接到AOUT2 的半桥在高侧FET 上存在过流故障
当该位为1b 时，表示连接到AOUT1 的半桥在低侧FET 上存在过流故障
当该位为1b 时，表示连接到AOUT1 的半桥在高侧FET 上存在过流故障
6
5
4
3
2
1
0
OCP_HS2_B
OCP_LS1_B
OCP_HS1_B
OCP_LS2_A
OCP_HS2_A
OCP_LS1_A
OCP_HS1_A
R
R
R
R
R
R
R
7.5.1.3 DIAG2（地址= 0x02）[默认值= 00h]
图7-59 展示了DIAG2，表7-39 中对此进行了介绍。
只读
返回寄存器映射表
图7-59. DIAG2 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
STSL
R-0b
OTW
R-0b
OTS
R-0b
STL_LRN_OK
R-0b
STALL
R-0b
LRN_DONE
R-0b
OL_B
R-0b
OL_A
R-0b
表7-39. DIAG2 寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7
6
5
4
3
2
1
0
STSL
R
0b
当该位为1b 时，表示器件正在以静止省电模式运行。
当该位为1b 时，表示出现过热警告。
OTW
OTS
R
R
R
R
R
R
R
0b
0b
0b
0b
0b
0b
0b
当该位为1b 时，表示出现过热关断。
STL_LRN_OK
STALL
当该位为1b 时，表示失速检测学习成功。
当该位为1b 时，表示存在电机失速情况。
当该位为1b 时，表示自动扭矩学习成功。
LRN_DONE
OL_B
当该位为1b 时，表示BOUT 线圈中存在开路负载检测。
当该位为1b 时，表示AOUT 线圈中存在开路负载检测。
OL_A
7.5.1.4 DIAG3（地址= 0x03）[默认值= 00h]
图7-60 展示了DIAG3，表7-40 中对此进行了介绍。
只读
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图7-60. DIAG3 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
RSVD
R-0b
NHOME
R-0b
CNT_OFLW
R-0b
CNT_UFLW
R-0b
RSVD
R-0b
NPOR
R-0b
RSVD
R-00b
表7-40. DIAG3 寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7
RSVD
R
0b
保留
6
5
4
3
R
R
R
R
0b
0b
0b
0b
NHOME
当该位为1b 时，表示分度器位于初始位置以外的位置。
当该位为1b 时，表示ATQ_CNT 大于ATQ_UL
当该位为1b 时，表示ATQ_CNT 小于ATQ_LL
保留
CNT_OFLW
CNT_UFLW
RSVD
NPOR
2
R
0b
•
•
0b = 表示之前的VCC UVLO 事件
1b = 表示在VCC UVLO 事件之后，NPOR 位已由CLR_FLT
或nSLEEP 复位脉冲输入清零
RSVD
R
00b
1-0
保留
7.5.2 控制寄存器
IC 控制寄存器用于配置器件。控制寄存器支持读写。
表 7-41 列出了控制寄存器的存储器映射寄存器。表 7-41 中未列出的所有寄存器偏移地址都应视为保留的存储单
元，并且不应修改寄存器内容。
表7-41. 控制寄存器汇总表
地址
寄存器名称
节
0x04
CTRL1
查找
查找
查找
查找
查找
0x05
0x06
0x07
0x08
CTRL2
CTRL3
CTRL4
CTRL5
0x09
0x0A
0x0B
0x0C
0x0D
CTRL6
CTRL7
CTRL8
CTRL9
CTRL10
查找
查找
转到
转到
转到
转到
查找
查找
转到
0x0E
0x0F
0x1A
0x3C
CTRL11
CTRL12
CTRL13
CTRL14
7.5.2.1 CTRL1（地址= 0x04）[默认值= 0Fh]
图7-61 展示了CTRL1，表7-42 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
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图7-61. CTRL1 控制寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
EN_OUT
R/W-0b
SR
IDX_RST
R/W-0b
TOFF [1:0]
R/W-01b
DECAY [2:0]
R/W-111b
R/W-0b
表7-42. CTRL1 控制寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7
EN_OUT
R/W
0b
0b = 所有输出均禁用
1b = 所有输出均启用
6
SR
R/W
0b
0b = 输出上升/下降时间为140ns
1b = 输出上升/下降时间为70ns
5
IDX_RST
R/W
R/W
0b
该位为1b 时，它会将分度器电角重置为45°，但存储器映射寄存
器的内容不会改变。
4-3
TOFF [1:0]
01b
•
•
•
•
00b = 9µs
01b = 19µs
10b = 27µs
11b = 35µs
2-0
DECAY [2:0]
R/W
111b
•
•
•
•
•
•
000b = 慢速衰减
100b = 混合30% 衰减
101b = 混合60% 衰减
110b = 智能调优动态衰减
111b = 智能调优纹波控制
001b、010b、011b = 被保留
7.5.2.2 CTRL2（地址= 0x05）[默认值= 06h]
图7-62 中显示了CTRL2，表7-43 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-62. CTRL2 控制寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
DIR
STEP
R/W-0b
SPI_DIR
R/W-0b
SPI_STEP
R/W-0b
MICROSTEP_MODE [3:0]
R/W-0110b
R/W-0b
表7-43. CTRL2 控制寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7
DIR
R/W
0b
方向输入。当SPI_DIR = 1b 时，如果DIR = 1b，电机将正向运
动；当DIR = 0b 时，电机将反向运动。
6
5
4
STEP
R/W
R/W
R/W
0b
0b
0b
步进输入。SPI_STEP = 1b 时，逻辑值1b 会使分度器前进一
步。该位会自行清除，并在写入1b 后自动变为0b。
SPI_DIR
0b = 输出会跟随输入DIR 引脚来确定步进方向
1b = 输出跟随SPI 寄存器中的DIR 位来确定步进方向
SPI_STEP
0b = 步进输出会跟随输入STEP 引脚
1b = 步进输出会跟随SPI 寄存器中的STEP 位
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表7-43. CTRL2 控制寄存器字段说明(continued)
位
字段
类型
默认值
说明
3-0
MICROSTEP_MODE [3:0]
R/W
0110b
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
0000b = 100% 电流的全步进（两相励磁）
0001b = 71% 电流的全步进（两相励磁）
0010b = 非循环1/2 步进
0011b = 1/2 步进
0100b = 1/4 步进
0101b = 1/8 步进
0110b = 1/16 步进
0111b = 1/32 步进
1000b = 1/64 步进
1001b = 1/128 步进
1010b = 1/256 步进
1011b 至1111b = 保留
7.5.2.3 CTRL3（地址= 0x06）[默认值= 38h]
图7-63 中显示了CTRL3，表7-44 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-63. CTRL3 控制寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
CLR_FLT
R/W-0b
LOCK [2:0]
R/W-011b
TOCP
R/W-1b
OCP_MODE
R/W-0b
OTSD_MODE
R/W-0b
OTW_REP
R/W-0b
表7-44. CTRL3 控制寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7
CLR_FLT
0b
读/写
将1b 写入该位，清除所有锁存故障位。写入1b 后，该位会自动复位为0b。
6-4
LOCK [2:0]
R/W
011b
写入110b 以锁定设置，除了这些位和地址0x06h 位7 (CLR_FLT)，忽略后续
寄存器写入。写入除110b 之外的任何序列在解锁时都没有任何影响。
向此寄存器写入011b 以解锁所有寄存器。写入除011b 之外的任何序列在锁
定时都没有任何影响。
3
2
1
0
TOCP
R/W
R/W
R/W
R/W
1b
0b
0b
0b
1b = 过流保护抗尖峰脉冲时间为2.2μs
0b = 过流保护抗尖峰脉冲时间为1.2μs
OCP_MODE
OTSD_MODE
TW_REP
0b = 过流情况导致锁存故障
1b = 过流情况故障恢复为自动重试
0b = 过热情况会导致锁存故障
1b = 过流情况故障恢复为自动重试
0b = 不会在nFAULT 上报告过热或欠温警告
1b = 会在nFAULT 上报告过热或欠温警告
7.5.2.4 CTRL4（地址= 0x07）[默认值= 49h]
图7-64 展示了CTRL4 控制，表7-45 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
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图7-64. CTRL4 控制寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
TBLANK_TIME[1:0]
R/W-01b
STL_LRN
R/W-0b
EN_STL
R/W-0b
STL_REP
R/W-1b
FRQ_CHG
R/W-0b
STEP_FREQ_TOL[1:0]
R/W-01b
表7-45. CTRL4 控制寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7-6
01b
读/写
TBLANK_TIME[1:0]
控制电流检测消隐时间。
•
•
•
•
00b = 1μs 消隐时间
01b = 1.5μs 消隐时间
10b = 2μs 消隐时间
11b = 2.5μs 消隐时间
5
4
STL_LRN
EN_STL
R/W
R/W
R/W
R/W
0b
0b
1b
0b
01b
写入1b 以启用失速检测阈值的自动学习。当失速学习过程完成后，该位会自
动返回到0b。
0b = 禁用失速检测
1b = 启用失速检测
3
STL_REP
FRQ_CHG
0b = nFAULT 上未报告检测到失速
1b = nFAULT 上报告失速检测
2
0b = STEP 输入会根据STEP_FRQ_TOL 位进行滤波
1b = STEP 输入不进行滤波
1-0
STEP_FRQ_TOL[1:
0]
读/写
对STEP 输入的滤波器设置进行编程。
•
•
•
•
00b = 1% 滤波
01b = 2% 滤波
10b = 4% 滤波
11b = 6% 滤波
7.5.2.5 CTRL5（地址= 0x08）[默认值= 03h]
图7-65 展示了CTRL5，表7-46 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-65. CTRL5 控制寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
STALL_TH [7:0]
R/W-00000011b
表7-46. CTRL5 控制寄存器字段说明
位
字段
STALL_TH [7:0]
类型
默认值
说明
7-0
R/W
00000011b
失速阈值的低8 位。
•
•
•
•
•
000000000000b = 计数为0
.....................................................
000000000011b = 3 个计数（默认）
.....................................................
111111111111b = 计数为4095
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7.5.2.6 CTRL6（地址= 0x09）[默认值= 20h]
图7-66 中显示了CTRL6，表7-47 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-66. CTRL6 控制寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
RC_RIPPLE[1:0]
DIS_SSC
R/W-1b
TRQ_SCALE
R/W-0b
STALL_TH [11:8]
R/W-0000b
R/W-00b
表7-47. CTRL6 控制寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7-6
RC_RIPPLE[1:0]
00b
读/写
控制智能调优纹波控制衰减模式下的电流纹波。
•
•
•
•
00b = 1% 纹波（默认值）
01b = 2% 波纹
10b = 4% 波纹
11b = 6% 波纹
5
4
DIS_SSC
R/W
R/W
R/W
1b
0b = 已启用展频
1b = 已禁用展频
TRQ_SCALE
STALL_TH [11:8]
0b
0b = 未应用任何扭矩计数调节
1b = 扭矩计数按系数8 向上调节
3-0
0000b
失速阈值的4 个MSB 位。
7.5.2.7 CTRL7（地址= 0x0A）[默认值= FFh]
图7-67 中显示了CTRL7，表7-48 中对此进行了介绍。
只读
返回寄存器映射表
图7-67. CTRL7 控制寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
TRQ_COUNT[7:0]
R-11111111b
表7-48. CTRL7 控制寄存器字段说明
位
字段
TRQ_COUNT[7:0]
类型
默认值
说明
7-0
R
11111111b
TRQ_COUNT 的8 个LSB 位。
000000000000b = 计数为0
XXXXXXXXXXXXb = 计数为1 到4094
111111111111b = 计数为4095
7.5.2.8 CTRL8（地址= 0x0B）[默认值= 0Fh]
图7-68 中显示了CTRL8，表7-49 中对此进行了介绍。
只读
返回寄存器映射表
图7-68. CTRL8 控制寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
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图7-68. CTRL8 控制寄存器(continued)
RSVD
TRQ_COUNT[11:8]
R-0000b
R-1111b
表7-49. CTRL8 控制寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7-4
RSVD
R
0000b
保留。
3-0
TRQ_COUNT[11:8]
R
1111b
TRQ_COUNT 的4 个MSB 位。
7.5.2.9 CTRL9（地址= 0x0C）[默认值= 10h]
图7-69 中显示了CTRL9，表7-50 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-69. CTRL9 控制寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
EN_OL
R/W-0b
OL_MODE
R/W-0b
OL_T[1:0]
R/W-01b
STEP_EDGE
R/W-0b
RES_AUTO[1:0]
R/W-00b
EN_AUTO
R/W-0b
表7-50. CTRL9 控制寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7
0b
读/写
EN_OL
写入1b 可启用开路负载检测。该位为0b 时，开路负载检测会禁
用。
R/W
0b
6
OL_MODE
OL_T[1:0]
0b = 使用CLR_FLT 位或nSLEEP 复位脉冲清除锁存OL 故障
后，nFAULT 会被释放
1b = OL 故障情况消失后，nFAULT 会被立即释放
读/写
5-4
01b
控制开路负载故障检测时间。
•
•
•
•
00b = 30ms（最大值）
01b = 60ms（最大值）
10b = 120ms（最大值）
11b = 被保留
R/W
R/W
0b = STEP 输入的有效边沿仅为上升沿
3
STEP_EDGE
0b
1b = STEP 输入的有效边沿为上升沿和下降沿
2-1
RES_AUTO[1:0]
00b
控制自动微步进模式下的微步进分辨率。
•
•
•
•
00b = 1/256
01b = 1/128
10b = 1/64
11b = 1/32
R/W
0b = 禁用自动微步进
1b = 启用自动微步进
0
EN_AUTO
0b
7.5.2.10 CTRL10（地址= 0x0D）[默认值= 80h]
图7-70 展示了CTRL10 控制，表7-51 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
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图7-70. CTRL10 控制寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
ISTSL[7:0]
R/W-10000000b
表7-51. CTRL10 控制寄存器字段说明
位
字段
ISTSL[7:0]
类型
默认值
说明
R/W
10000000b
7-0
决定保持电流。
11111111b = 256/256 x 100%
11111110b = 255/256 x 100%
11111101b = 254/256 x 100%
11111100b = 253/256 x 100%
....................
00000000b = 1/256 x 100%
7.5.2.11 CTRL11（地址= 0x0E）[默认值= FFh]
图7-71 展示了CTRL11 控制，表7-52 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-71. CTRL11 控制寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
TRQ_DAC [7:0]
R/W-11111111b
表7-52. CTRL11 控制寄存器字段说明
位
字段
TRQ_DAC [7:0]
类型
默认值
说明
7-0
R/W
11111111b
决定运行电流。
•
•
•
•
•
•
11111111b = 256/256 x 100%
11111110b = 255/256 x 100%
11111101b = 254/256 x 100%
11111100b = 253/256 x 100%
....................
00000000b = 1/256 x 100%
7.5.2.12 CTRL12（地址= 0x0F）[默认值= 20h]
图7-72 展示了CTRL12，表7-53 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-72. CTRL12 控制寄存器
7
1
0
6
5
4
3
2
EN_STSL
R/W-0b
TSTSL_FALL[3:0]
R/W-0100b
RSVD
R/W-000b
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表7-53. CTRL12 控制寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7
R/W
0b
0b = 禁用静止省电模式
1b = 启用静止省电模式
EN_STSL
R/W
6-3
TSTSL_FALL[3:0]
0100b
控制经过TSTSL_DLY 时间后电流从TRQ_DAC 降低到ISTSL
所需的时间
•
•
•
•
•
•
0000b：下降时间= 0
0001b：每个电流步进的下降时间= 1ms
............
0100b：每个电流步进的下降时间= 4ms
............
1111b：每个电流步进的下降时间= 15ms
R/W
2-0
RSVD
000b
保留
7.5.2.13 CTRL13（地址= 0x10）[默认值= 10h]
图7-73 展示了CTRL13，表7-54 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-73. CTRL13 控制寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
TSTSL_DLY[5:0]
R/W-000100b
VREF_INT_EN
RSVD
R/W-0b
R/W-0b
表7-54. CTRL13 控制寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7-2
R/W
000100b
TSTSL_DLY[5:0]
控制最后一个STEP 脉冲和激活静止省电模式之间的延迟。
•
•
•
•
•
•
000000b：被保留
000001b：延迟= 1 x 16ms = 16ms
............
000100b：延迟= 4 x 16ms = 64ms
............
111111b：延迟= 63 x 16ms = 1.008s
1
0
VREF_INT_EN
RSVD
R/W
R/W
0b
0b
当该位为1b 时，器件使用内部3.3V 基准进行电流调节，并忽略
VREF 引脚上的电压。
保留
备注
请勿将TSTSL_DLY 设置为000000b。
7.5.3 索引寄存器
分度器寄存器为线圈A 提供电流值，并为线圈A 和B 中的电流提供微步进表中的位置。分度器寄存器为只读。
表 7-55 列出了分度器寄存器的存储器映射寄存器。表 7-55 中未列出的所有寄存器偏移地址都应视为保留的存储
单元，并且不应修改寄存器内容。
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表7-55. 分度器寄存器汇总表
地址
寄存器名称
节
0x11
INDEX1
查找
查找
查找
0x12
0x13
0x14
0x15
INDEX2
INDEX3
INDEX4
INDEX5
查找
转到
7.5.3.1 INDEX1（地址= 0x11）[默认值= 80h]
图7-74 展示了INDEX1，表7-56 中对此进行了介绍。
只读
返回寄存器映射表
图7-74. INDEX1 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
CUR_A_POS[7:0]
R-10000000b
表7-56. INDEX1 寄存器字段说明
位
字段
CUR_A_POS[7:0]
类型
默认值
说明
7-0
R
10000000b
指示分度器表中线圈A 电流的位置。
7.5.3.2 INDEX2（地址= 0x12）[默认值= 80h]
图7-75 展示了INDEX2，表7-57 中对此进行了介绍。
只读
返回寄存器映射表
图7-75. INDEX2 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
CUR_A_SIGN
R-1b
RSVD
R-0000000b
表7-57. INDEX2 寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7
R
1b
输出CUR_A_POS 位所示位置处的线圈A 电流符号。
1b = 线圈A 电流为正
CUR_A_SIGN
0b = 线圈A 电流为负
6-0
RSVD
R
0000000b
保留
7.5.3.3 INDEX3（地址= 0x13）[默认值= 80h]
图7-76 展示了INDEX3，表7-58 中对此进行了介绍。
只读
返回寄存器映射表
图7-76. INDEX3 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
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图7-76. INDEX3 寄存器(continued)
CUR_B_POS[7:0]
R-10000000b
表7-58. INDEX3 寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7-0
R
10000000b
指示分度器表中线圈B 电流的位置。
CUR_B_POS[7:0]
7.5.3.4 INDEX4（地址= 0x14）[默认值= 82h]
图7-77 展示了INDEX4，表7-59 中对此进行了介绍。
只读
返回寄存器映射表
图7-77. INDEX4 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
CUR_B_SIGN
R-1b
RSVD
CUR_A[1:0]
R-10b
R-00000b
表7-59. INDEX4 寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7
R
1b
输出CUR_B_POS 位所示位置处的线圈B 电流符号。
1b = 线圈B 电流为正
CUR_B_SIGN
0b = 线圈B 电流为负
6-2
1-0
RSVD
R
R
00000b
10b
保留
CUR_A[1:0]
线圈A 中电流的较低两个LSB
7.5.3.5 INDEX5（地址= 0x15）[默认值= B5h]
图7-78 展示了INDEX5，表7-60 中对此进行了介绍。
只读
返回寄存器映射表
图7-78. INDEX5 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
CUR_A[9:2]
R-10110101b
表7-60. INDEX5 寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7-0
R
10110101b
输出线圈A 中电流的高8 位
CUR_A[9:2]
7.5.4 自定义微步进寄存器
自定义微步进寄存器存储与线圈A 电流的第一象限相对应的电流值。自定义微步进寄存器支持读写。
表 7-61 列出了自定义微步进寄存器的存储器映射寄存器。表 7-61 中未列出的所有寄存器偏移地址都应视为保留
的存储单元，并且不应修改寄存器内容。
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表7-61. 自定义微步进寄存器汇总表
地址
寄存器名称
节
0x16
CUSTOM_CTRL1
查找
查找
查找
0x17
0x18
0x19
0x1A
0x1B
0x1C
0x1D
0x1E
CUSTOM_CTRL2
CUSTOM_CTRL3
CUSTOM_CTRL4
CUSTOM_CTRL5
CUSTOM_CTRL6
CUSTOM_CTRL7
CUSTOM_CTRL8
CUSTOM_CTRL9
查找
查找
查找
查找
查找
转到
7.5.4.1 CUSTOM_CTRL1（地址= 0x16）[默认值= 00h]
图7-79 展示了CUSTOM_CTRL1，表7-62 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-79. CUSTOM_CTRL1 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
RSVD
EN_CUSTOM
R/W-0b
R/W-0000000b
表7-62. CUSTOM_CTRL1 寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7-1
R/W
0000000b
RSVD
保留
0
EN_CUSTOM
R/W
0b
0b = 禁用自定义微步进表
1b = 启用自定义微步进表
7.5.4.2 CUSTOM_CTRL2（地址= 0x17）[默认值= 00h]
图7-80 展示了CUSTOM_CTRL2，表7-63 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-80. CUSTOM_CTRL2 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
CUSTOM_CURRENT1[7:0]
R/W-00000000b
表7-63. CUSTOM_CTRL2 寄存器字段说明
位
字段
CUSTOM_CURRENT1[7:0]
类型
默认值
说明
7-0
R/W
00000000b
第一象限中位置1 的当前值
7.5.4.3 CUSTOM_CTRL3（地址= 0x18）[默认值= 00h]
图7-81 展示了CUSTOM_CTRL3，表7-64 中对此进行了介绍。
读/写
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返回寄存器映射表
图7-81. CUSTOM_CTRL3 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
1
1
1
0
CUSTOM_CURRENT2[7:0]
R/W-00000000b
表7-64. CUSTOM_CTRL3 寄存器字段说明
位
字段
CUSTOM_CURRENT2[7:0]
类型
默认值
说明
7-0
R/W
00000000b
第一象限中位置2 的当前值
7.5.4.4 CUSTOM_CTRL4（地址= 0x19）[默认值= 00h]
图7-82 展示了CUSTOM_CTRL4，表7-65 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-82. CUSTOM_CTRL4 寄存器
7
6
5
4
3
2
0
0
0
CUSTOM_CURRENT3[7:0]
R/W-00000000b
表7-65. CUSTOM_CTRL4 寄存器字段说明
位
字段
CUSTOM_CURRENT3[7:0]
类型
默认值
说明
7-0
R/W
00000000b
第一象限中位置3 的当前值
7.5.4.5 CUSTOM_CTRL5（地址= 0x1A）[默认值= 00h]
图7-83 展示了CUSTOM_CTRL5，表7-66 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-83. CUSTOM_CTRL5 寄存器
7
6
5
4
3
2
CUSTOM_CURRENT4[7:0]
R/W-00000000b
表7-66. CUSTOM_CTRL5 寄存器字段说明
位
字段
CUSTOM_CURRENT4[7:0]
类型
默认值
说明
7-0
R/W
00000000b
第一象限中位置4 的当前值
7.5.4.6 CUSTOM_CTRL6（地址= 0x1B）[默认值= 00h]
图7-84 展示了CUSTOM_CTRL6，表7-67 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-84. CUSTOM_CTRL6 寄存器
7
6
5
4
3
2
CUSTOM_CURRENT5[7:0]
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图7-84. CUSTOM_CTRL6 寄存器(continued)
R/W-00000000b
表7-67. CUSTOM_CTRL6 寄存器字段说明
位
字段
CUSTOM_CURRENT5[7:0]
类型
默认值
说明
7-0
R/W
00000000b
第一象限中位置5 的当前值
7.5.4.7 CUSTOM_CTRL7（地址= 0x1C）[默认值= 00h]
图7-85 展示了CUSTOM_CTRL7，表7-68 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-85. CUSTOM_CTRL7 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
CUSTOM_CURRENT6[7:0]
R/W-00000000b
表7-68. CUSTOM_CTRL7 寄存器字段说明
位
字段
CUSTOM_CURRENT6[7:0]
类型
默认值
说明
7-0
R/W
00000000b
第一象限中位置6 的当前值
7.5.4.8 CUSTOM_CTRL8（地址= 0x1D）[默认值= 00h]
图7-86 展示了CUSTOM_CTRL8，表7-69 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-86. CUSTOM_CTRL8 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
CUSTOM_CURRENT7[7:0]
R/W-00000000b
表7-69. CUSTOM_CTRL8 寄存器字段说明
位
字段
CUSTOM_CURRENT7[7:0]
类型
默认值
说明
7-0
R/W
00000000b
第一象限中位置7 的当前值
7.5.4.9 CUSTOM_CTRL9（地址= 0x1E）[默认值= 00h]
图7-87 展示了CUSTOM_CTRL9，表7-70 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-87. CUSTOM_CTRL9 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
CUSTOM_CURRENT8[7:0]
R/W-00000000b
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表7-70. CUSTOM_CTRL9 寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7-0
R/W
00000000b
CUSTOM_CURRENT8[7:0]
第一象限中位置8 的当前值
7.5.5 自动扭矩寄存器
自动扭矩寄存器控制自动扭矩功能。自动扭矩寄存器支持读写。
表 7-71 列出了自动扭矩寄存器的存储器映射寄存器。表 7-71 中未列出的所有寄存器偏移地址都应视为保留的存
储单元，并且不应修改寄存器内容。
表7-71. 自动扭矩寄存器汇总表
地址
寄存器名称
节
0x1F
ATQ_CTRL1
查找
查找
查找
0x20
0x21
0x22
0x23
0x24
0x25
0x26
0x27
0x28
0x29
0x2A
ATQ_CTRL2
ATQ_CTRL3
ATQ_CTRL4
ATQ_CTRL5
ATQ_CTRL6
ATQ_CTRL7
ATQ_CTRL8
ATQ_CTRL9
ATQ_CTRL10
ATQ_CTRL11
ATQ_CTRL12
查找
查找
查找
查找
查找
查找
查找
查找
查找
0x2B
0x2C
0x2D
0x2E
0x2F
0x30
ATQ_CTRL13
ATQ_CTRL14
ATQ_CTRL15
ATQ_CTRL16
ATQ_CTRL17
ATQ_CTRL18
查找
查找
查找
查找
查找
转到
7.5.5.1 ATQ_CTRL1（地址= 0x1F）[默认值= 00h]
图7-88 展示了ATQ_CTRL1，表7-72 中对此进行了介绍。
只读
返回寄存器映射表
图7-88. ATQ_CTRL1 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
ATQ_CNT[7:0]
R-00000000b
表7-72. ATQ_CTRL1 寄存器字段说明
位
字段
ATQ_CNT[7:0]
类型
默认值
说明
7-0
R
00000000b
只读。指示ATQ_CNT 输出的8 个LSB 位。ATQ_CNT 与机械负
载扭矩成正比。
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7.5.5.2 ATQ_CTRL2（地址= 0x20）[默认值= 00h]
图7-89 展示了ATQ_CTRL2，表7-73 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-89. ATQ_CTRL2 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
ATQ_CNT[10:8]
R/W-000b
RSVD
ATQ_LRN_CONST1[10:8]
R/W-000b
R/W-00b
表7-73. ATQ_CTRL2 寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7-5
读/写
ATQ_CNT[10:8]
RSVD
000b
指示ATQ_CNT 输出的3 个MSB 位
4-3
2-0
R/W
00b
保留
ATQ_LRN_CONST1[10:8]
000b
读/写
指示初始学习电流电平下ATQ_LRN 参数的3 个MSB 位。
7.5.5.3 ATQ_CTRL3（地址= 0x21）[默认值= 00h]
图7-90 展示了ATQ_CTRL3，表7-74 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-90. ATQ_CTRL3 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
ATQ_LRN_CONST1[7:0]
R/W-00000000b
表7-74. ATQ_CTRL3 寄存器字段说明
位
字段
ATQ_LRN_CONST1[7:0]
类型
默认值
说明
7-0
R/W
00000000b
初始学习电流电平下ATQ_LRN 参数的8 个LSB 位。
7.5.5.4 ATQ_CTRL4（地址= 0x22）[默认值= 20h]
图7-91 展示了ATQ_CTRL4，表7-75 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-91. ATQ_CTRL4 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
ATQ_LRN_MIN_CURRENT[4:0]
R/W-00100b
ATQ_LRN_CONST2[10:8]
R/W-000b
表7-75. ATQ_CTRL4 寄存器字段说明
位
字段
ATQ_LRN_MIN_CURRENT[4:0]
类型
默认值
说明
7-3
R/W
00100b
表示自动扭矩学习的初始电流电平。
初始学习电流= ATQ_LRN_MIN_CURRENT * 8
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表7-75. ATQ_CTRL4 寄存器字段说明(continued)
位
字段
类型
默认值
说明
ATQ_LRN_CONST2[10:8]
最终学习电流电平下ATQ_LRN 参数的3 个MSB 位。
2-0
000b
读/写
7.5.5.5 ATQ_CTRL5（地址= 0x23）[默认值= 00h]
图7-92 展示了ATQ_CTRL5，表7-76 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-92. ATQ_CTRL5 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
0
0
ATQ_LRN_CONST2[7:0]
R/W-00000000b
表7-76. ATQ_CTRL5 寄存器字段说明
位
字段
ATQ_LRN_CONST2[7:0]
类型
默认值
说明
7-0
R/W
00000000b
最终学习电流电平下ATQ_LRN 参数的8 个LSB 位。
7.5.5.6 ATQ_CTRL6（地址= 0x24）[默认值= 00h]
图7-93 展示了ATQ_CTRL6，表7-77 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-93. ATQ_CTRL6 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
ATQ_UL[7:0]
R/W-00000000b
表7-77. ATQ_CTRL6 寄存器字段说明
位
字段
ATQ_UL[7:0]
类型
默认值
说明
7-0
R/W
00000000b
对自动扭矩滞环的上限进行编程。
7.5.5.7 ATQ_CTRL7（地址= 0x25）[默认值= 00h]
图7-94 展示了ATQ_CTRL7，表7-78 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-94. ATQ_CTRL7 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
ATQ_LL[7:0]
R/W-00000000b
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表7-78. ATQ_CTRL7 寄存器字段说明
位
字段
ATQ_LL[7:0]
类型
默认值
说明
7-0
R/W
00000000b
对自动扭矩滞环的下限进行编程。
7.5.5.8 ATQ_CTRL8（地址= 0x26）[默认值= 00h]
图7-95 展示了ATQ_CTRL8，表7-79 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-95. ATQ_CTRL8 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
KP[7:0]
R/W-00000000b
表7-79. ATQ_CTRL8 寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7-0
R/W
00000000b
KP[7:0]
用于调节自动扭矩PD 控制环路的比例常数。
7.5.5.9 ATQ_CTRL9（地址= 0x27）[默认值= 00h]
图7-96 展示了ATQ_CTRL9，表7-80 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-96. ATQ_CTRL9 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
RSVD
KD[3:0]
R/W-0000b
R/W-0000b
表7-80. ATQ_CTRL9 寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7-4
R/W
0000b
保留。
RSVD
3-0
KD[3:0]
R/W
0000b
用于调节自动扭矩PD 控制环路的微分常数。
7.5.5.10 ATQ_CTRL10（地址= 0x28）[默认值= 08h]
图7-97 展示了ATQ_CTRL10，表7-81 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-97. ATQ_CTRL10 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
ATQ_EN
R/W-0b
LRN_START
R/W-0b
ATQ_FRZ[2:0]
R/W-001b
ATQ_AVG[2:0]
R/W-000b
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表7-81. ATQ_CTRL10 寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7
R/W
0b
ATQ_EN
0 = 禁用自动扭矩
1 = 启用自动扭矩
向该位写入1b 将启用自动扭矩学习过程。学习完成后，该位自
动变为0b。
6
LRN_START
R/W
R/W
0b
5-3
ATQ_FRZ[2:0]
001b
电气半个周期中的延迟，在此之后，电流会随着PD 环路而变
化。值越小，电流就越能更快地增加，以满足峰值负载需求。此
参数的范围是1 至7。
001b - 响应速度最快，但环路可能变得不稳定
111b - 响应速度最慢，但环路将保持稳定
2-0
ATQ_AVG[2:0]
000b
读/写
ATQ_CNT 参数是ATQ_AVG 半个周期数的移动平均值。因此，
较高的ATQ_AVG 值会减慢环路对突然出现的峰值负载需求的响
应，但会确保平稳无急冲地过渡到更高的扭矩输出。较低的值会
导致环路立即响应突然的负载需求。
•
•
•
010b - 2 周期平均值
100b - 4 周期平均值
111b - 8 周期平均值
• 其他值：无均值计算
7.5.5.11 ATQ_CTRL11（地址= 0x29）[默认值= 0Ah]
图7-98 展示了ATQ_CTRL11，表7-82 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-98. ATQ_CTRL11 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
ATQ_TRQ_MIN[7:0]
R/W-00001010b
表7-82. ATQ_CTRL11 寄存器字段说明
位
字段
ATQ_TRQ_MIN[7:0]
类型
默认值
说明
启用自动扭矩时的最小线圈电流。
7-0
R/W
00001010b
7.5.5.12 ATQ_CTRL12（地址= 0x2A）[默认值= FFh]
图7-99 展示了ATQ_CTRL12，表7-83 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-99. ATQ_CTRL12 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
ATQ_TRQ_MAX[7:0]
R/W-11111111b
表7-83. ATQ_CTRL12 寄存器字段说明
位
字段
ATQ_TRQ_MAX[7:0]
类型
默认值
说明
启用自动扭矩时的最大线圈电流。
7-0
R/W
11111111b
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7.5.5.13 ATQ_CTRL13（地址= 0x2B）[默认值= 05h]
图7-100 展示了ATQ_CTRL13，表7-84 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-100. ATQ_CTRL13 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
ATQ_D_THR[7:0]
R/W-00000101b
表7-84. ATQ_CTRL13 寄存器字段说明
位
字段
ATQ_D_THR
类型
默认值
说明
7-0
R/W
00000101b
如果误差变化小于ATQ_D_THR，则KD 对校正没有影响。只有
当误差变化大于ATQ_D_THR 时，Kd 才会产生影响。
例如：当ATQ_D_THR = 10 时，
如果误差变化为9，则u(t) = KP * e(t)
如果误差变化为12，则u(t) = KP * e(t) + KD * de(t)/dt
7.5.5.14 ATQ_CTRL14（地址= 0x2C）[默认值= 0Fh]
图7-101 展示了ATQ_CTRL14，表7-85 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-101. ATQ_CTRL14 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
RSVD
R/W-00001111b
表7-85. ATQ_CTRL14 寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7-0
RSVD
R/W
00001111b
保留
7.5.5.15 ATQ_CTRL15（地址= 0x2D）[默认值= 00h]
图7-102 展示了ATQ_CTRL15，表7-86 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-102. ATQ_CTRL15 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
ATQ_ERROR_TRUNCATE[3:0]
R/W-0000b
ATQ_LRN_STEP[1:0]
R/W-00b
ATQ_LRN_CYCLE_SELECT[1:0]
R/W-00b
表7-86. ATQ_CTRL15 寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7-4
ATQ_ERROR_TRUNCATE[3:0]
R/W
0000b
在PD 环路公式中使用之前从误差中截断的LSB 位数。此选项有
助于消除电流中的噪声。
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表7-86. ATQ_CTRL15 寄存器字段说明(continued)
位
字段
类型
默认值
说明
3-2
ATQ_LRN_STEP[1:0]
R/W
00b
表示初始电流电平的增量。它支持四种选项：
•
•
•
•
00b：ATQ_LRN_STEP = 128
01b：ATQ_LRN_STEP = 16
10b：ATQ_LRN_STEP = 32
11b：ATQ_LRN_STEP = 64
示例：如果ATQ_LRN_STEP = 10b 且
ATQ_LRN_MIN_CURRENT = 11000b，则：
• 初始学习电流电平= 24*8 = 192
• 最终学习电流电平= 192 + 32 = 224
1-0
ATQ_LRN_CYCLE_SELECT[1:0]
R/W
00b
学习例程使电流跳转到下一个电平之后，保持一个电流电平的正
弦半个周期数量。它支持四种选项：
•
•
•
•
00b：8 个半个周期
01b：16 个半个周期
10b：24 个半个周期
11b：32 个半个周期
7.5.5.16 ATQ_CTRL16（地址= 0x2E）[默认值= FFh]
图7-103 展示了ATQ_CTRL16，表7-87 中对此进行了介绍。
只读
返回寄存器映射表
图7-103. ATQ_CTRL16 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
ATQ_TRQ_DAC[7:0]
R-11111111b
表7-87. ATQ_CTRL16 寄存器字段说明
位
字段
ATQ_TRQ_DAC[7:0]
类型
默认值
说明
7-0
R
11111111b
当自动扭矩被启用时，输出电机电流的值。ATQ_TRQ_DAC 可
以在ATQ_TRQ_MIN 和ATQ_TRQ_MAX 之间变化。
备注
禁用自动扭矩时，ATQ_TRQ_DAC 会读取编程到ATQ_TRQ_MAX 的值。
7.5.5.17 ATQ_CTRL17（地址= 0x2F）[默认值= 00h]
图7-104 展示了ATQ_CTRL17，表7-88 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-104. ATQ_CTRL17 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
RSVD
VM_SCALE
RSVD
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图7-104. ATQ_CTRL17 寄存器(continued)
R/W-0b
R/W-000000b
R/W-0b
表7-88. ATQ_CTRL17 寄存器字段说明
位
字段
RSVD
类型
默认值
说明
7
R/W
0b
保留。
当该位为1b 时，如果电源电压发生变化，学习例程将自动修改
学习参数的值。
6
VM_SCALE
R/W
0b
000000b
5-0
RSVD
R/W
保留。
7.5.5.18 ATQ_CTRL18（地址= 0x30）[默认值= 00h]
图7-105 展示了ATQ_CTRL18，表7-89 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-105. ATQ_CTRL18 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
RSVD
R/W-00000000b
表7-89. ATQ_CTRL18 寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7-0
RSVD
R/W
00000000b
保留。
7.5.6 静音步进寄存器
静音步进寄存器控制静音步进衰减模式。静音步进寄存器支持读写。
表 7-90 列出了静音步进寄存器的存储器映射寄存器。表 7-90 中未列出的所有寄存器偏移地址都应视为保留的存
储单元，并且不应修改寄存器内容。
表7-90. 静音步进寄存器汇总表
地址
寄存器名称
节
0x31
SS_CTRL1
查找
查找
查找
查找
查找
0x32
0x33
0x34
0x35
SS_CTRL2
SS_CTRL3
SS_CTRL4
SS_CTRL5
7.5.6.1 SS_CTRL1（地址= 0x31）[默认值= 00h]
图7-106 展示了SS_CTRL1，表7-91 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-106. SS_CTRL1 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
SS_SMPL_SEL[1:0]
RSVD
SS_PWM_FREQ[1:0]
RSVD
EN_SS
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图7-106. SS_CTRL1 寄存器(continued)
R/W-00b
R/W-00b
R/W-00b
R/W-0b
R/W-0b
表7-91. SS_CTRL1 寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7-6
R/W
SS_SMPL_SEL[1:0]
00b
静默步进电流过零采样时间。默认值为2μs。如果电流波形在过
零附近失真，请增加采样时间。
•
•
•
•
00b = 2μs（默认）
01b = 3μs
10b = 4μs
11b = 5μs
5-4
3-2
RSVD
R/W
R/W
00b
00b
保留。
SS_PWM_FREQ[1:0]
表示静音步进衰减模式下的PWM 频率(FPWM)。
•
•
•
•
00b - 25KHz
01b - 33KHz
10b - 42KHz
11b - 50KHz
1
0
RSVD
R/W
R/W
0b
0b
保留
EN_SS
0b = 禁用静音步进衰减模式
1b = 启用静音步进衰减模式。
7.5.6.2 SS_CTRL2（地址= 0x32）[默认值= 00h]
图7-107 展示了SS_CTRL2，表7-92 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-107. SS_CTRL2 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
RSVD
SS_KP[6:0]
R/W-0000000b
R/W - 0b
表7-92. SS_CTRL2 寄存器字段说明
位
7
字段
类型
R/W
R/W
默认值
说明
RSVD
0b
保留。
6-0
SS_KP[6:0]
0000000b
表示静音步进PI 控制器的比例增益。范围为0 至127，默认值为
0。
7.5.6.3 SS_CTRL3（地址= 0x33）[默认值= 00h]
图7-108 展示了SS_CTRL3，表7-93 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-108. SS_CTRL3 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
RSVD
SS_KI[6:0]
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图7-108. SS_CTRL3 寄存器(continued)
R/W-0000000b
R/W-0b
表7-93. SS_CTRL3 寄存器字段说明
位
7
字段
类型
R/W
R/W
默认值
说明
RSVD
0b
保留。
6-0
SS_KI[6:0]
0000000b
表示静音步进PI 控制器的积分增益。范围为0 至127，默认值为
0。
7.5.6.4 SS_CTRL4（地址= 0x34）[默认值= 00h]
图7-109 展示了SS_CTRL4，表7-94 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
图7-109. SS_CTRL4 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
RSVD
SS_KI_DIV_SEL[2:0]
R/W-000b
RSVD
SS_KP_DIV_SEL[2:0]
R/W-000b
R/W-0b
R/W-0b
表7-94. SS_CTRL4 寄存器字段说明
位
字段
类型
默认值
说明
7
R/W
RSVD
0b
保留
KI 的分频器因子。实际KI = SS_KI/SS_KI_DIV_SEL
6-4
SS_KI_DIV_SEL[2:0]
000b
读/写
•
•
•
•
•
•
•
000b - SS_KI/32
001b - SS_KI/64
010b - SS_KI/128
011b - SS_KI/256
100b - SS_KI/512
101b - SS_KI/16
110b - SS_KI
3-1
0
RSVD
R/W
0b
保留
KP 的分频器因子。实际KP = SS_KP/SS_KP_DIV_SEL。
SS_KP_DIV_SEL[2:0]
000b
读/写
•
•
•
•
•
•
•
000b - SS_KP/32
001b - SS_KP/64
010b - SS_KP/128
011b - SS_KP/256
100b - SS_KP/512
101b - SS_KP/16
110b - SS_KP
7.5.6.5 SS_CTRL5（地址= 0x35）[默认值= FFh]
图7-110 展示了SS_CTRL5，表7-95 中对此进行了介绍。
读/写
返回寄存器映射表
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图7-110. SS_CTRL5 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
SS_THR[7:0]
R/W-11111111b
表7-95. SS_CTRL5 寄存器字段说明
位
字段
SS_THR[7:0]
类型
默认值
说明
7-0
R/W
11111111b
对器件从静音步进衰减模式转换到由DECAY 位编程的其他衰减
模式的频率进行编程。该频率对应于正弦电流波形的频率。
•
•
•
•
•
00000001b = 2Hz
00000010b = 4Hz
.
.
11111111b = 510Hz
备注
请勿将SS_THR 设置为00000000b。
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8 应用和实现
备注
以下应用部分中的信息不属于TI 器件规格的范围，TI 不担保其准确性和完整性。TI 的客 户应负责确定
器件是否适用于其应用。客户应验证并测试其设计，以确保系统功能。
8.1 应用信息
DRV8452 用于控制双极步进电机。
8.2 典型应用
以下设计过程可用于配置DRV8452。
CPL
nSLEEP
ENABLE
0.1
1
F
F
CPH
DIR
VM
VCP
STEP
VM
SCLK
0.01
F
SDI
SDO
PGNDA
AOUT1
AOUT2
BOUT2
BOUT1
PGNDB
VM
nSCS
VCC
Step
Motor
DRV8452
VCC
0.1
VREF
RREF1
+
–
10 kΩ
10 kΩ
F
nHOME
nFAULT
RREF2
VM
DVDD
MODE
GND
1
F
+
0.01
F
100
F
图8-1. 典型应用原理图
8.2.1 设计要求
表8-1 列出了系统设计的设计输入参数。
表8-1. 设计参数
设计参数
电源电压
基准
示例值
VM
24V
RL
LL
0.5Ω/相
0.4mH/相
1.8°/步进
1/16 步进
7.5rpm
电机绕组电阻
电机绕组电感
电机全步进角
目标微步进级别
目标电机转速
目标满量程电流
θstep
nm
v
IFS
5A
8.2.2 详细设计过程
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8.2.2.1 步进电机转速
配置 DRV8452 时，第一步需要确定所需的电机转速和微步进级别。如果目标应用需要恒定转速，则必须将频率
为ƒstep 的方波施加到 STEP 引脚。如果目标电机转速过高，则电机不会旋转。请确保电机可以支持目标转速。请
使用方程式15 计算所需电机转速(v)、微步进级别(nm) 和电机全步进角(θstep) 对应的ƒstep
v (rpm) ì 360 (è / rot)
ƒstep (steps / s) =
qstep (è / step) ìnm (steps / microstep) ì 60 (s / min)
(15)
θstep 的值载于步进电机数据表中或印于电机上。例如，该应用中的电机需要以 1.8°/步进的步进角旋转，目标是
在1/16 微步进模式下实现7.5rpm 的转速。通过使用方程式15，可以计算出ƒstep 为400 Hz。
微步进级别由 M0 和 M1 引脚或 MICROSTEP_MODE 位设置，可以是表 7-5 中列出的任何设置。微步进级别越
高，电机运动越平稳、可闻噪声越低，但需要更高的ƒstep 才能实现相同的电机转速。
8.2.3 应用性能曲线图
通道1 = 线圈A 电流，通道5 = 线圈B 电流，通道6 = AOUT1，通道7 = AOUT2
图8-2. 在400pps、IFS = 5A 时为1/16 微步进
图8-3. 25pps 下IFS = 5A 时的全步进
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图8-4. 在100pps、IFS = 5A 时为1/4 微步进
图8-5. 在6400pps、IFS = 5A 时为1/256 微步进
8.2.4 热应用
该部分介绍了器件的功率损耗计算和结温估算方法。
8.2.4.1 功率损耗
总功率损耗由三个主要部分组成：导通损耗(PCOND)、开关损耗(PSW) 和静态电流消耗导致的功率损耗(PQ)。
8.2.4.2 导通损耗
对于在全桥内连接的电机而言，电流路径为通过一个半桥的高侧 FET 和另一个半桥的低侧 FET。导通损耗
(PCOND) 取决于电机的均方根电流 (IRMS) 以及高侧 (RDS(ONH)) 和低侧 (RDS(ONL)) 的导通电阻（如 所示）方程式
16。
PCOND = 2 x (IRMS)2 x (RDS(ONH) + RDS(ONL)
)
(16)
(17)
表8-1 中计算了方程式17 中显示的典型应用的导通损耗。
PCOND = 2 × (IRMS)2 × (RDS(ONH) + RDS(ONL)) = 2 × (5A / √2)2 × (0.1Ω) = 2.5W
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备注
这种功率计算在很大程度上取决于器件温度，而器件温度对 FET 的高侧和低侧的导通电阻有很大影
响。为了更准确地计算该值，应考虑器件温度对FET 导通电阻的影响。
8.2.4.3 开关损耗
由 PWM 开关频率引起的功率损耗取决于输出电压上升/下降时间 (tRF)、电源电压、电机均方根电流和 PWM 开关
频率。每个H 桥在上升时间和下降时间内的开关损耗计算公式如方程式18 和方程式19 所示。
PSW_RISE = 0.5 × VVM × IRMS × tRF × fPWM
PSW_FALL = 0.5 x VVM x IRMS x tRF x fPWM
(18)
(19)
DRV8452 具有两个输出上升/下降时间 (tRF) 值：140ns 和 70ns。上升/下降时间越短，开关损耗显然会更小。假
设本例中 tRF = 140ns 且 PWM 频率为 30kHz，在将相应的值代入各种参数后，则每个 H 桥内的开关损耗计算方
式如下-
PSW_RISE = 0.5 x 24-V x (5-A / √2) x (140 ns) x 30-kHz = 0.178-W
PSW_FALL = 0.5 x 24-V x (5-A / √2) x (100 ns) x 30-kHz = 0.178-W
(20)
(21)
在计算步进电机驱动器的总开关损耗 (PSW) 时，取上升时间开关损耗 (PSW_RISE) 和下降时间开关损耗 (PSW_FALL
)
之和的两倍：
PSW = 2 x (PSW_RISE + PSW_FALL) = 2 x (0.178W + 0.178W) = 0.712W
(22)
备注
输出上升/下降时间(tRF) 预计会根据电源电压、温度和器件规格的变化而变化。
开关损耗与 PWM 开关频率成正比。应用中的 PWM 频率将取决于电源电压、电机线圈的电感、反电动
势电压和关断时间或纹波电流（对于智能调优纹波控制衰减模式而言）。
8.2.4.4 由于静态电流造成的功率损耗
当 VCC 引脚连接至外部电压时，静态电流通常为 5mA。由于电源消耗的静态电流造成的功率损耗的计算公式如
下所示：
PQ = VVM x IVM
(23)
代入相应值，可得：
PQ = 24V x 5mA = 0.12W
(24)
备注
计算静态功率损耗需要使用典型工作电源电流(IVM)，该值取决于电源电压、温度和器件规格。
8.2.4.5 总功率损耗
总功率损耗(PTOT) 是导通损耗、开关损耗和静态功率损耗之和，如方程式25 所示。
PTOT = PCOND + PSW + PQ = 2.5W + 0.712W + 0.12W = 3.332W
(25)
8.2.4.6 器件结温估算
如果已知环境温度TA 和总功率损耗(PTOT)，则结温(TJ) 的计算公式为：
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TJ = TA + (PTOT x RθJA
)
在一个符合 JEDEC 标准的 4 层 PCB 中，采用 DDW 封装时的结至环境热阻 (RθJA) 为 22.5°C/W，而采用 PWP
封装时则为24.5°C/W。
假设环境温度为25°C，则采用DDW 封装时的结温计算方式如下-
TJ = 25°C + (3.332W x 22.5 °C/W) = 100 °C
(26)
PWP 封装的结温计算方式如下-
TJ = 25°C + (3.332W x 24.5 °C/W) = 106.6 °C
(27)
就像节8.2.4.2 中所说，如需更准确地计算该值，请考虑器件结温对FET 导通电阻的影响，如节6.6 所示。
例如，
• 100°C 结温下的导通电阻与25°C 下的导通电阻相比，可能会增加1.3 倍。
• 导通损耗的初始估算值为2.5W。
• 因此，导通损耗的新估算值为2.5W × 1.3 = 3.25W。
• 因此，总功率损耗的新估算值将为4.082W。
• 采用DDW 封装时的结温新估算值为116.8°C。
• 如进行进一步的迭代，则不太可能显著增加结温估算值。
8.2.4.7 热像图
图8-6 和图8-7 展示了DDW 封装在室温下以24V、5A、1/16 微步进、6kpps 速度运行时的DRV8452 EVM 热影
像；启用和未启用自动扭矩。
图8-6. DDW 封装，自动扭矩被禁用
图8-7. DDW 封装，启用自动扭矩
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9 散热注意事项
9.1 散热焊盘
DDW 和 PWP 封装的散热焊盘安装在器件底部，从而提升器件的散热能力。散热焊盘必须在 PCB 上焊接良好且
覆盖面大，才能提供数据表中指定的功率。有关更多详细信息，请参阅布局指南部分。
9.2 PCB 材料推荐
建议使用 FR-4 玻璃环氧树脂材料，并在顶层和底层采用 2oz (70μm) 铜，从而提升热性能并增加 EMI 裕量（由
于PCB 布线电感较低）。
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10 电源相关建议
• DRV8452 设计为可在4.5V 至48V 的输入电压电源(VM) 下运行。
• 额定电压为VM 的0.01µF 陶瓷电容器必须靠近DRV8452 的VM 引脚放置。
• 此外，VM 上必须放置一个大容量电容器。
10.1 大容量电容
配备合适的局部大容量电容是电机驱动系统设计中的一个重要因素。使用更多的大容量电容通常是有益的，但缺
点是增加了成本和物理尺寸。
所需的局部电容数量取决于多种因素，包括：
• 电机系统所需的最高电流
• 电源的电容和拉电流的能力
• 电源和电机系统之间的寄生电感量
• 可接受的电压纹波
• 使用的电机类型（有刷直流、无刷直流、步进电机）
• 电机制动方法
电源和电机驱动系统之间的电感会限制电源的电流变化速率。如果局部大容量电容太小，系统将以电压变化的方
式对电机中的电流不足或过剩电流作出响应。当使用足够多的大容量电容时，电机电压保持稳定，可以快速提供
大电流。
数据表通常会给出建议值，但需要进行系统级测试来确定大小适中的大容量电容。
大容量电容的额定电压应高于工作电压，以便在电机向电源传递能量时提供裕度。
Parasitic Wire
Inductance
Motor Drive System
Power Supply
VM
+
Motor
Driver
+
œ
GND
Local
Bulk Capacitor
IC Bypass
Capacitor
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图10-1. 带外部电源的电机驱动系统示例设置
10.2 电源
DRV8452 只需单个连接至VM 引脚的电源电压即可正常运行。
• VM 引脚为H 桥提供电源。
• 内部稳压器为数字和低压模拟电路提供5V 电源(DVDD)。不建议将DVDD 引脚用作外部电路的电压源。
• 可将可选的外部低压电源连接至VCC 引脚，从而为内部电路供电。应在靠近VCC 引脚处放置0.1µF 去耦电
容器，从而在瞬态期间提供恒定电压。
• 此外，高侧栅极驱动需要的电压电源更高，该电源由内置电荷泵产生。电荷泵需要外部电容器。
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11 布局
11.1 布局指南
• VM 引脚应使用低ESR 陶瓷旁路电容器以旁路方式连接至PGND 引脚，该电容器的推荐电容为0.01µF 且额
定电压为VM。这些电容器应尽可能靠近VM 引脚放置，并通过较宽的布线或接地平面连接至器件PGND 引
脚。
• 应使用额定电压为VM 的大容量电容器将VM 引脚以旁路方式连接至PGND。该组件可以是电解电容器。
• 必须在CPL 和CPH 引脚之间放置一个低ESR 陶瓷电容器。建议使用一个电容值为0.1µF、额定电压为VM
的电容器。将此组件尽可能靠近引脚放置。
• 必须在VM 和VCP 引脚之间放置一个低ESR 陶瓷电容器。建议使用一个电容值为1µF、额定电压为16V 的
电容器。将此组件尽可能靠近引脚放置。
• 使用低ESR 陶瓷电容器将DVDD 引脚以旁路方式接地。建议使用一个电容值为1µF、额定电压为6.3V 的电
容器。将此旁路电容器尽可能靠近引脚放置。
• 使用低ESR 陶瓷电容器将VCC 引脚以旁路方式接地。建议使用一个电容值为0.1µF、额定电压为6.3 V 的电
容器。将此旁路电容器尽可能靠近引脚放置。
• 通常，必须避免电源引脚和去耦电容器之间的电感。
• 封装的散热焊盘必须连接至系统接地端。
– 建议为整个系统/电路板使用一个大的不间断单一接地平面。接地平面可设置在PCB 底层。
– 为了更大限度地减小阻抗和电感，在通过过孔连接至底层接地平面之前，接地引脚的布线应尽可能短且宽。
– 建议使用多个过孔来降低阻抗。
– 尽量清理器件周围的空间（尤其是PCB 底层），从而改善散热。
– 连接至散热焊盘的单个或多个内部接地平面也有助于散热并降低热阻。
11.2 布局示例
遵循DRV8452 EVM 的布局示例。设计文件可以从DRV8452EVM 产品文件夹中下载。
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12 器件和文档支持
TI 提供大量的开发工具。下面列出了用于评估器件性能、生成代码和开发解决方案的工具和软件。
12.1 相关文档
• 德州仪器(TI)，使用自动扭矩降低步进电机系统功率损耗应用报告
• 德州仪器(TI)，集成FET 与外部FET：电机驱动器性能比较应用报告
• 德州仪器(TI)，如何降低步进电机中的可闻噪声应用报告
• 德州仪器(TI)，如何提高电机的运动平滑度和精度应用报告
• 德州仪器(TI)，智能调优如何调节步进电机中的电流应用报告
• 德州仪器(TI)，电流再循环和衰减模式应用报告
• 德州仪器(TI)，如何使用DRV8xxx 驱动单极步进电机应用报告
• 德州仪器(TI)，了解电机驱动器电流额定值应用报告
• 德州仪器(TI)，电机驱动器布局指南应用报告
• 德州仪器(TI)，半导体和IC 封装热指标应用报告
12.2 接收文档更新通知
要接收文档更新通知，请导航至 ti.com 上的器件产品文件夹。点击订阅更新 进行注册，即可每周接收产品信息更
改摘要。有关更改的详细信息，请查看任何已修订文档中包含的修订历史记录。
12.3 支持资源
TI E2E™ 中文支持论坛是工程师的重要参考资料，可直接从专家处获得快速、经过验证的解答和设计帮助。搜索
现有解答或提出自己的问题，获得所需的快速设计帮助。
链接的内容由各个贡献者“按原样”提供。这些内容并不构成 TI 技术规范，并且不一定反映 TI 的观点；请参阅
TI 的使用条款。
12.4 商标
12.5 静电放电警告
静电放电(ESD) 会损坏这个集成电路。德州仪器(TI) 建议通过适当的预防措施处理所有集成电路。如果不遵守正确的处理
和安装程序，可能会损坏集成电路。
ESD 的损坏小至导致微小的性能降级，大至整个器件故障。精密的集成电路可能更容易受到损坏，这是因为非常细微的参
数更改都可能会导致器件与其发布的规格不相符。
12.6 术语表
TI 术语表
本术语表列出并解释了术语、首字母缩略词和定义。
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13 机械、封装和可订购信息
下述页面包含机械、封装和订购信息。这些信息是指定器件可用的最新数据。数据如有变更，恕不另行通知，且
不会对此文档进行修订。有关此数据表的浏览器版本，请查阅左侧的导航栏。
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PACKAGE OPTION ADDENDUM
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PACKAGING INFORMATION
Orderable Device
Status Package Type Package Pins Package
Eco Plan
Lead finish/
Ball material
MSL Peak Temp
Op Temp (°C)
Device Marking
Samples
Drawing
Qty
(1)
(2)
(3)
(4/5)
(6)
DRV8452DDWR
PDRV8452DDWR
ACTIVE
ACTIVE
HTSSOP
HTSSOP
DDW
DDW
44
44
2500 RoHS & Green
2500 TBD
NIPDAU
Level-3-260C-168 HR
Call TI
-40 to 125
-40 to 125
DRV8452
Samples
Samples
Call TI
(1) The marketing status values are defined as follows:
ACTIVE: Product device recommended for new designs.
LIFEBUY: TI has announced that the device will be discontinued, and a lifetime-buy period is in effect.
NRND: Not recommended for new designs. Device is in production to support existing customers, but TI does not recommend using this part in a new design.
PREVIEW: Device has been announced but is not in production. Samples may or may not be available.
OBSOLETE: TI has discontinued the production of the device.
(2) RoHS: TI defines "RoHS" to mean semiconductor products that are compliant with the current EU RoHS requirements for all 10 RoHS substances, including the requirement that RoHS substance
do not exceed 0.1% by weight in homogeneous materials. Where designed to be soldered at high temperatures, "RoHS" products are suitable for use in specified lead-free processes. TI may
reference these types of products as "Pb-Free".
RoHS Exempt: TI defines "RoHS Exempt" to mean products that contain lead but are compliant with EU RoHS pursuant to a specific EU RoHS exemption.
Green: TI defines "Green" to mean the content of Chlorine (Cl) and Bromine (Br) based flame retardants meet JS709B low halogen requirements of <=1000ppm threshold. Antimony trioxide based
flame retardants must also meet the <=1000ppm threshold requirement.
(3) MSL, Peak Temp. - The Moisture Sensitivity Level rating according to the JEDEC industry standard classifications, and peak solder temperature.
(4) There may be additional marking, which relates to the logo, the lot trace code information, or the environmental category on the device.
(5) Multiple Device Markings will be inside parentheses. Only one Device Marking contained in parentheses and separated by a "~" will appear on a device. If a line is indented then it is a continuation
of the previous line and the two combined represent the entire Device Marking for that device.
(6)
Lead finish/Ball material - Orderable Devices may have multiple material finish options. Finish options are separated by a vertical ruled line. Lead finish/Ball material values may wrap to two
lines if the finish value exceeds the maximum column width.
Important Information and Disclaimer:The information provided on this page represents TI's knowledge and belief as of the date that it is provided. TI bases its knowledge and belief on information
provided by third parties, and makes no representation or warranty as to the accuracy of such information. Efforts are underway to better integrate information from third parties. TI has taken and
continues to take reasonable steps to provide representative and accurate information but may not have conducted destructive testing or chemical analysis on incoming materials and chemicals.
TI and TI suppliers consider certain information to be proprietary, and thus CAS numbers and other limited information may not be available for release.
In no event shall TI's liability arising out of such information exceed the total purchase price of the TI part(s) at issue in this document sold by TI to Customer on an annual basis.
Addendum-Page 1
PACKAGE OPTION ADDENDUM
www.ti.com
7-Jan-2023
Addendum-Page 2
GENERIC PACKAGE VIEW
DDW 44
6.1 x 14, 0.635 mm pitch
PowerPAD TSSOP - 1.2 mm max height
PLASTIC SMALL OUTLINE
This image is a representation of the package family, actual package may vary.
Refer to the product data sheet for package details.
4224876/A
www.ti.com
PACKAGE OUTLINE
DDW0044E
PowerPADTM TSSOP - 1.2 mm max height
S
C
A
L
E
1
.
2
5
0
PLASTIC SMALL OUTLINE
8.3
7.9
TYP
A
PIN 1 ID
AREA
42X 0.635
44
1
14.1
13.9
NOTE 3
2X
13.335
22
B
23
0.27
0.17
44X
6.2
6.0
0.1 C
SEATING PLANE
0.08
C A B
C
(0.15) TYP
3.80
2.96
SEE DETAIL A
22
23
EXPOSED
THERMAL PAD
0.25
8.00
7.16
45
1.2 MAX
GAGE PLANE
0 - 8
0.75
0.50
0.15
0.05
2X (0.6)
NOTE 5
2X (0.13)
NOTE 5
DETAIL A
TYPICAL
44
1
4226764/A 05/2021
PowerPAD is a trademark of Texas Instruments.
NOTES:
1. All linear dimensions are in millimeters. Any dimensions in parenthesis are for reference only. Dimensioning and tolerancing
per ASME Y14.5M.
2. This drawing is subject to change without notice.
3. This dimension does not include mold flash, protrusions, or gate burrs. Mold flash, protrusions, or gate burrs shall not
exceed 0.15 mm per side.
4. Reference JEDEC registration MO-153.
5. Features may differ or may not be present.
www.ti.com
EXAMPLE BOARD LAYOUT
DDW0044E
PowerPADTM TSSOP - 1.2 mm max height
PLASTIC SMALL OUTLINE
(5.2)
NOTE 9
SOLDER MASK
DEFINED PAD
(3.8)
SEE DETAILS
SYMM
44X (1.45)
44X (0.4)
1
44
42X (0.635)
(1.1)
TYP
45
SYMM
(8)
(14)
NOTE 9
(R0.05) TYP
(
0.2) TYP
VIA
23
22
METAL COVERED
BY SOLDER MASK
(1.1 TYP)
(7.5)
LAND PATTERN EXAMPLE
SCALE:6X
METAL UNDER
SOLDER MASK
SOLDER MASK
METAL
SOLDER MASK
OPENING
OPENING
0.05 MIN
AROUND
0.05 MAX
AROUND
SOLDER MASK
DEFINED
NON SOLDER MASK
DEFINED
SOLDER MASK DETAILS
NOT TO SCALE
4226764/A 05/2021
NOTES: (continued)
6. Publication IPC-7351 may have alternate designs.
7. Solder mask tolerances between and around signal pads can vary based on board fabrication site.
8. This package is designed to be soldered to a thermal pad on the board. For more information, see Texas Instruments literature
numbers SLMA002 (www.ti.com/lit/slma002) and SLMA004 (www.ti.com/lit/slma004).
9. Size of metal pad may vary due to creepage requirement.
www.ti.com
EXAMPLE STENCIL DESIGN
DDW0044E
PowerPADTM TSSOP - 1.2 mm max height
PLASTIC SMALL OUTLINE
(3.8)
BASED ON
0.125 THICK
STENCIL
44X (1.45)
44X (0.4)
1
44
42X (0.635)
45
SYMM
(8)
BASED ON
0.125 THICK
STENCIL
SEE TABLE FOR
DIFFERENT OPENINGS
FOR OTHER STENCIL
THICKNESSES
22
23
METAL COVERED
BY SOLDER MASK
SYMM
(7.5)
SOLDER PASTE EXAMPLE
PAD 45:
100% PRINTED SOLDER COVERAGE BY AREA
SCALE:6X
STENCIL
THICKNESS
SOLDER STENCIL
OPENING
0.1
4.25 X 8.94
3.80 X 8.00 (SHOWN)
3.47 X 7.30
0.125
0.15
0.175
3.21 X 6.76
4226764/A 05/2021
NOTES: (continued)
10. Laser cutting apertures with trapezoidal walls and rounded corners may offer better paste release. IPC-7525 may have alternate
design recommendations.
11. Board assembly site may have different recommendations for stencil design.
www.ti.com
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相关型号：
SI9130DB
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-
VISHAY
SI9135LG-T1
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-
VISHAY
SI9135LG-T1-E3
SMBus Multi-Output Power-Supply ControllerWarning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
-
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SI9135_11
SMBus Multi-Output Power-Supply ControllerWarning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
-
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SI9136_11
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SI9130CG-T1-E3
Pin-Programmable Dual Controller - Portable PCsWarning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
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VISHAY
SI9130LG-T1-E3
Pin-Programmable Dual Controller - Portable PCsWarning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
-
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SI9130_11
Pin-Programmable Dual Controller - Portable PCsWarning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
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SI9137
Multi-Output, Sequence Selectable Power-Supply Controller for Mobile ApplicationsWarning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
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SI9137DB
Multi-Output, Sequence Selectable Power-Supply Controller for Mobile ApplicationsWarning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
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VISHAY
SI9137LG
Multi-Output, Sequence Selectable Power-Supply Controller for Mobile ApplicationsWarning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
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SI9122E
500-kHz Half-Bridge DC/DC Controller with Integrated Secondary Synchronous Rectification DriversWarning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
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