摘要：美國(guó)Allegro公司推出的A3972型串口控制器是步進(jìn)電機(jī)微步距驅(qū)動(dòng)專用電路。一個(gè)A3972外加一個(gè)簡(jiǎn)易CPU即可實(shí)現(xiàn)二相步進(jìn)電機(jī)的32微步距驅(qū)動(dòng)。文中介紹該電路的特點(diǎn)、引腳功能和工作原理，并給出A3972的典型應(yīng)用電路，該電路已成功地應(yīng)用在某步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)中。
關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī) 串口控制器 細(xì)分驅(qū)動(dòng)
1 前言
A3972是美國(guó)Allegro公司生產(chǎn)的PWM恒流控制微步距驅(qū)動(dòng)二相步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)器。它的工作電壓可達(dá)50V，驅(qū)動(dòng)電流達(dá)1.5A,一個(gè)A3972即可驅(qū)動(dòng)一臺(tái)二相步進(jìn)電機(jī)。芯片內(nèi)部的PWM電流控制電路可通過(guò)串行接口被設(shè)置為電流慢、快、混合衰減模式。
通過(guò)電機(jī)的電流是由電路內(nèi)部的6位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（DAC）輸出和外部參考電壓來(lái)共同決定的，其中的6位DAC決定了輸出電流有2 6=64個(gè)等級(jí)。因此，DAC的值每增加1，輸出電流會(huì)增加最大電流I-max的1.56%。另外，A3972還能提供完善的保護(hù)措施，其中包括抑制瞬態(tài)電壓、過(guò)熱保護(hù)、防止電流直通、欠電壓自鎖等功能。

2 A3972的引腳排列和引腳功能
A3972的引腳排列如圖1所示，各個(gè)引腳的功能如下所述：
引腳1（VCP）：電壓泵的輸出電壓引腳，主要用于驅(qū)動(dòng)內(nèi)部DMOS H橋臂的上二路DMOS管。
引腳2、3（CP1、CP2）：一般在這二個(gè)引腳間接一個(gè)0.22μF的電容器。該電容器主要是為A3972內(nèi)部的電壓泵提供電源，電壓泵的輸出為引腳1（VCP）。
引腳4、9（OUT1B、OUT1A）：輸出引腳，每個(gè)引腳分別與電機(jī)一相繞組的二端相連。
引腳5、20（LOAD SUPPLY1、LOAD SUPPLY2）：電機(jī)負(fù)載電源端。
引腳6、7、18、19（GROUND）：接地端。
引腳8、17（SENSE1、SENSE2）：在此端接1只采樣電阻器可檢測(cè)負(fù)載電流，采樣電阻（Rs）的大小與所設(shè)定的負(fù)載電流有效。
引腳10、11、12（STROBE、CLOCK、DATA）：這3個(gè)引腳是A3972的串行接口，系統(tǒng)通過(guò)它們來(lái)控制A3972。其中STROBE為使能信號(hào)端，CLOCK為時(shí)鐘信號(hào)端，DATA為數(shù)據(jù)輸入信號(hào)端。

引腳13（REF）：此端的電壓與采樣電阻Rs及DAC決定輸出電機(jī)負(fù)載電流的大小。
引腳14（MUX）：閑置引腳，在實(shí)際應(yīng)用電路中可懸空。
引腳15（LOGIC SUPPLY）：邏輯電路電壓，可以為5V或3.3V。
引腳16、21（OUT2A、OUT2B）：輸出引腳，它們分別與電機(jī)一相繞組的二端相連。
引腳22（VREG）：內(nèi)部產(chǎn)生的電壓輸出端，用于驅(qū)動(dòng)DMOS H橋臂的下二路DMOS管。該端的電壓被內(nèi)部電路監(jiān)控，一旦出現(xiàn)故障，H橋輸出將被禁止。在實(shí)際應(yīng)用中，VREG引腳應(yīng)串接一個(gè)0.22μF的電容器到GROUND上。
引腳23（SLEEP）：當(dāng)該引腳為低電平時(shí)，A3972將處于睡眠狀態(tài)，此時(shí)，電路消耗的電流最小，同時(shí)，H橋輸出也會(huì)被禁止，串行接口也會(huì)被復(fù)位為零狀態(tài)。
引腳24（OSC）：外部時(shí)鐘輸入引腳，用作內(nèi)部PWM時(shí)基，典型值為4MHz。A3972可使用內(nèi)部4MHz的時(shí)鐘或外部時(shí)鐘。如果使用內(nèi)部時(shí)鐘，則應(yīng)將OSC引腳接地。

表1 Word 0模式

3 A3972的功能
對(duì)A3972的控制是通過(guò)3條串行接口線（CLOCK、DATA、STROBE）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。每次發(fā)送時(shí)要傳送19個(gè)bits，先傳送高位D18，最后傳送最低位D0。A3972有二種數(shù)據(jù)模式：Word 0位設(shè)置模式和Word 1 位設(shè)置模式。
3．1 Word 0位設(shè)置模式
當(dāng)D0=0時(shí)，A3972便進(jìn)入Word 0模式，各位的功能見表1，D0-D18位的含義如下：
D1-D6：用于設(shè)定通過(guò)H橋1的電流等級(jí)，當(dāng)全設(shè)置為0時(shí)，將禁止H橋1工作，開關(guān)管關(guān)斷。
D7-D12：用于設(shè)定通過(guò)H橋2的電流等級(jí)，當(dāng)全設(shè)置為0時(shí)，將禁止H橋2工作，開關(guān)管關(guān)斷。
D13：決定通過(guò)負(fù)載繞組1的電流方向。為0，表示電流從OUT1B流向OUT1A；為1，則表示電流從OUT1A流向OUT1B。

D14：決定通過(guò)負(fù)載繞組2的電流方向，為0，表示電流從OUT2B流向OUT2A；為1，則表示電流從OUT2A流向OUT2B。
D15：決定H橋1電流衰減模式，為0，表示A3972設(shè)置成混合衰減模式；為1，則表示設(shè)置成慢衰減模式。
D16：決定H橋2電流衰減模式，為0，表示A3972設(shè)置成混合衰減模式；為1，則表示設(shè)置成慢衰減模式。
D17：決定參考電壓方式，為0，表示選擇內(nèi)部2V電壓基準(zhǔn)作為參考電壓；為1，表示選擇外部參考電壓。
D18：電流范圍選擇方式，為0表示ITRIP=VDAC/8Rs；為1表示ITRIP=VDAC/4Rs。
3．2 Word 1位設(shè)置模式
當(dāng)D0=1時(shí)，A3972進(jìn)入Word 1數(shù)據(jù)模式，D1-D18位的功能見表2，各位的含義如下所述。

表2 Word 1模式

D1、D2死區(qū)時(shí)間：用于設(shè)置電流調(diào)節(jié)時(shí)不進(jìn)行電流采樣比較的時(shí)間。當(dāng)H橋上橋臂某一開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，由于在開關(guān)瞬時(shí)箝位二極管和負(fù)載中的分布電容受反向恢復(fù)電流的影響