Перейти к содержанию

Ограничение тока ШИМ (chopping)

Обмотка двигателя при пуске или заклинивании потребляет ток, ограниченный лишь её сопротивлением. Драйверы с ограничением тока измеряют ток резистором-датчиком и, когда он достигает порога, прерывают его на часть такта ШИМ. Так задают ток шагового двигателя и ограничивают пусковой ток коллекторного.

Обновлено Редакция GAW

Ограничение тока ШИМ (current chopping) — способ стабилизировать ток индуктивной нагрузки, при котором драйвер включает мост, следит за током по напряжению на резисторе-датчике и выключает мост, как только ток достигает порога. После паузы мост снова включается — ток пилообразно колеблется около заданного уровня.

Так работают драйверы шаговых двигателей и некоторые драйверы коллекторных:

DRV8833 (TI)A4988 (Allegro)
Порог200 мВ на резисторе ISENVREF / 8 на резисторе RS
Ток ограниченияI = 0,2 В / RI = VREF / (8 · RS)
Когда мост включается сновав начале следующего такта ШИМ 50 кГцпосле фиксированного времени паузы
Спад тока в пауземедленныйсмешанный или медленный
Время гашения3,75 мксоколо 1 мкс (0,7–1,3 мкс)

Время гашения нужно, чтобы выброс тока в момент включения моста не сработал как превышение порога: компаратор в это время игнорируется, и оно же ограничивает наименьшую длительность импульса.

По TI для шаговых двигателей ограничение тока часто работает постоянно, а для коллекторных его используют, чтобы ограничить пусковой ток и ток при заклинивании. Как ток спадает в паузе — в статье о режимах спада тока, подключение DRV8833 — в карточке DRV8833 и TB6612FNG, выбор драйвера шагового двигателя — в статье «Шаговые двигатели».

Частые вопросы

Как рассчитать резистор ограничения тока для DRV8833?

По TI порог компаратора — 200 мВ, поэтому R = 0,2 В / I. Для тока 1 А — 0,2 Ом, для 0,5 А — 0,4 Ом. Резистор рассеивает I² · R: при 2 А и 0,05 Ом это 0,2 Вт. Если ограничение не нужно, выводы ISEN соединяют прямо с общим проводом.

Как задаётся ток шагового драйвера A4988?

Напряжением на входе VREF и резистором-датчиком: по Allegro наибольший ток I = VREF / (8 · RS). При RS = 0,1 Ом и VREF = 0,8 В это 1 А. В режиме микрошага встроенный ЦАП уменьшает порог ступенями по таблице 2 даташита, и ток в обмотках меняется ступенчато.

Зачем время гашения в ограничении тока?

В момент включения моста через датчик проходит короткий выброс — по Allegro от тока обратного восстановления диодов и перезаряда ёмкости нагрузки. Чтобы компаратор не принял его за превышение порога, его выход игнорируется в течение времени гашения: у DRV8833 — 3,75 мкс, у A4988 — около 1 мкс. Это же время задаёт наименьшую длительность импульса ШИМ.

Источники

  1. Texas Instruments. DRV8833 Dual H-Bridge Motor Driver (SLVSAR1E, revised July 2015) — разд. 7.3.3 — компаратор сравнивает напряжение на резисторе xISEN с 200 мВ, ток ограничения 200 мВ / R, ШИМ фиксированной частоты 50 кГц, время гашения 3,75 мкс задаёт наименьшую длительность импульса, после порога — медленный спад до следующего такта; для коллекторных двигателей — ограничение пускового тока и тока заклинивания
  2. Allegro MicroSystems. A4988: DMOS Microstepping Driver with Translator and Overcurrent Protection (A4988-DS, Rev. 8) — фиксированное время паузы 20–40 мкс; ITripMAX = VREF / (8 · RS); ЦАП транслятора уменьшает порог ступенями по табл. 2 для микрошагов; время гашения около 1 мкс — против ложного срабатывания от тока обратного восстановления диодов и перезаряда ёмкости нагрузки

Нашли ошибку?

Смотрите также