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网咸唐
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低噪声 256 细分微步进电机驱动功能描述是一款四通道步进电机驱动芯片, 其中两个通道为 12V 电压驱动, 另两个通道为 5V 可以驱动, 总共可以同时驱动四个通道的步进电机通过具有电流细分的电压驱动方式以及扭矩纹波修正技术, 实现了超低噪声微步进电机驱动芯片另外内置一个 5V 直流电机驱动器.

1 低噪声 256 细分微步进电机驱动功能描述是一款四通道步进电机驱动芯片, 其中两个通道为 12V 电压驱动, 另两个通道为 5V 可以驱动, 总共可以同时驱动四个通道的步进电机通过具有电流细分的电压驱动方式以及扭矩纹波修正技术, 实现了超低噪声微步进电机驱动芯片另外内置一个 5V 直流电机驱动器. 主要特点电压驱动方式,256 细分微步进驱动电路 ( 四通道八个 H 桥 ):12V 驱动的每个 H 桥最大驱动电流 ±1.0A,5V 驱动每个 H 桥最大驱动电流 ±0.8A 四线串行总线通信控制电机负载电压范围 : 12V 通道 :2.7~15V 5V 通道 :4.5~5.5V 另外内置直流电机驱动, 最大驱动电流 ±0.5A QFN48 封装 ( 背部散热片 ) 应用机器人, 精密工业设备摄像机监控摄像机云台产品规格分类产品封装形式打印名称 QFN48(0707X ) 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 1 页

2 芯片描述内部框图...3 极限参数...3 电气参数...5 管脚排列图...7 管脚描述...8 功能描述...11 a) 串行接口...11 b) VF 信号内部处理...17 c) 步进电机细分步进驱动...18 d) 测试信号...32 e) 重置 / 保护电路...35 f) 直流电机 E 驱动电路...36 典型应用电路图...38 封装外形图...39 印章规范...40 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 2 页

3 内部框图极限参数绝对最大额定值注意 ) 绝对最大额定值表示不被破坏的限界, 不保证实际工作状态参数符号额定值单位注模拟, 控制部分电源电压马达控制电源电压 1 马达控制电源电压 2 AVDD DVDD MVCCA, MVCCB MVCCC, MVCCD MVCCE -0.3~+6.0 V *1-0.3~+18 V *1-0.3~+6.0 V *1 容损值 P D mw *2 工作环境温度 Topr -40~+85 *3 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 3 页

4 存储温度 Tstg -55~+125 *3 步进电机驱动 H 桥驱动电流 I M1(AB) ±1.0 A/ch 步进电机驱动 H 桥驱动电流 I M1(CD) ±0.8 A/ch 直流电机驱动 I M1(E) ±0.5 A/ch 瞬时 H 桥驱动电流 I M1(pluseAB) ±1.5 A/ch 瞬时 H 桥驱动电流 I M2(pluseCD) ±1.2 A/ch 瞬时直流电机驱动 I M3(pluseE) ±0.8 A/ch 数字部分输入电压 Vin -0.3~(DVDD + 0.3) V *4 ESD HBM 大于 ±3k V - 注意项 : *1: 绝对最大额定值, 是指在容损范围内使用的场合 *2: 容损值, 是指在 Ta = 85 C 时封装单体的值实际使用时, 希望在参考技术资料和 PD Ta 特性图的基础上, 依据电源电压负荷环境温度条件, 进行不超过容损值的散热设计 *3: 容损值, 工作环境温度, 以及存储温度的项目以外, 所有温度为 Ta = 25 *4: 输入电压 (DVDD + 0.3) 电压不可超过 6.0V 工作电源电压范围参数符号参数范围最小标准最大电源电压范围 DVDD AVDD 单位注 MVCCA,MVCCB MVCCC,MVCCD V *1 MVCCE 注意项 : *1: 绝对最大额定值, 是指在容损范围内使用的场合使用中每个电源需要供电, 否则会触发欠压保护, 芯片停止工作端子容许电流电压范围注意 ) 容许端子电流电压范围, 是指不被破坏的限界范围, 不保证实际工作状态额定电压值, 是指对 GND 的各端子的电压 GND 是指 AGND,DGND,MGNDx 的电压 5V 电源, 是指 DVDD 的电压 3.3V 电源, 是指 AVDD 的电压在下面没有记述的端子以外, 严禁从外界输入电压和电流关于电流, + 表示流向 IC 的电流, - 表示从 IC 流出的电流杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 4 页

5 管脚名称端口名称参数范围单位注 41 OSCIN -0.3~(DVDD + 0.3) V *1 45 CS -0.3~(DVDD + 0.3) V *1 46 SCK -0.3~(DVDD + 0.3) V *1 47 SIN -0.3~(DVDD + 0.3) V *1 19,20 VFC,VFD -0.3~(DVDD + 0.3) V *1 21,22 VFA,VFB 48 RSTB -0.3~(DVDD + 0.3) V *1 1,3, AOUT* ±1.0 A 4,6, 7,9, BOUT* ±1.0 A 10,12 27,29 DOUT* ±0.8 A 30,32 33,35 COUT* ±0.8 A 37,39 23,25 OUTE1, OUTE2 ±0.5 A 注意项 : *1:(AVDD + 0.3) 电压不可超过 5.5 V (DVDD + 0.3) 电压不可超过 5.5 V 电气参数 MVCCA = MVCCB=12V MVCCC = MCVCCD = MVCCE =5 V, DVDD = 5 V AVDD = 3.3 V 注意 ) 没有特别规定, 环境温度为 Ta = 25 C ±2 C 电流功耗待机时电源电流 Icc standby 参数符号测试条件最小值典型值最大值单位 27MHz 输入 ma RSTB = low 输出开路所有电源总电流工作时电源电流 ICC1 RSTB = high 无负载无 27MHz 输入所有电源的电流总和 ma 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 5 页

6 ICC2 RSTB = high 无负载 27MHz 输入所有电源的电流总和 ma 数字输入输出参数符号测试条件最小值典型值最大值单位 0.42 DVDD 高电平输入 V in(h) RSTB - V DVDD 低电平输入 V in(l) RSTB V DVDD SOUT 高电平输出 SOUT 低电平输出 PLSx 高电平输出 PLSx 低电平输出 V out(h) : SDATA V out(l) : SDATA V out(h) : MUX V out(l) : MUX [SOUT] 1mA 电流源 (Source) [SOUT] 1mA 电流沉 (Sink) DVDD -0.5 V 0.5 V 0.9 DVDD V 0.1 输入 pull down 阻抗 R pullret RSTB kω DVDD V 12V 步进电机驱动 (A,B 路 )( 摄像机中用于焦距, 倍率控制等, 云台转向控制 ) 测试条件 : 如无其他说明 MVCCA=MVCCB=12V,Iout=500mA,T=25 参数符号测试条件最小值典型值最大值单位 Iout = 500mA, 上桥 + 下 H 桥 ON 阻抗 R onfz Ω 桥 H 桥漏电流 I leakfz 0.8 μa 5V 步进电机驱动 (C,D 路 )( 摄像机中用于焦距, 倍率控制等 ) 测试条件 : 如无其他说明 MVCCC=MVCCD=5V,Iout=500mA,T=25 参数符号测试条件最小值典型值最大值单位 H 桥 ON 阻抗 R onfz Iout=500mA, 上桥 + 下桥 Ω H 桥漏电流 I leakfz 0.8 μa 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 6 页

7 直流电机驱动 (DC motor E 路, 摄像机中常用于 IR-CUT) 测试条件 : 如无其他说明 MVCCE=5Vc, IoutE=500mA,T=25 参数符号测试条件最小值典型值最大值单位 IoutE=500mA 输出 ON 阻抗 Roncut 1.3 Ω 上下开关电阻总和输出漏电流 I leake 0.8 μa SPI 输入到 H 桥输出的延迟 T13 SPI 输入模式,RL=20 欧 25*TSCK s 数字输入 DVDD=5V 参数符号测试条件最小值典型值最大值单位 SCK,SIN,CS,OSCIN, High 输入阈值电压 V in(h) VFx 1.45 V SCK,SIN,CS,OSCIN, Low 输入阈值电压 V in(l) VFx 1.02 V RSTB 信号脉冲 T rst 100 us SCK,SIN,CS,OSCIN, 输入最大滞后误差 V hysin 0.34 V VFx 同步信号幅宽 VFx w 80 us CS 信号等待信号 1 T (VD-CS) 400 ns CS 信号等待信号 2 T (CS-DT1) 5 us 过热保护参数符号测试条件最小值典型值最大值单位过热保护工作温度 Ttsd 155 C 过热保护最大滞后误差 ΔTtsd 24 C 电源电压监测电路参数符号测试条件最小值典型值最大值单位 AVDD,DVDD Reset Vrston 2.40 V AVDD,DVDD Reset 最大滞后误差 Vrsthys 0.24 V MVCCx Reset VrstFZon 2.45 V MVCCx Reset 最大滞后误差 VrstFZhys 0.21 V 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 7 页

8 管脚排列图 QFN48 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 8 页

9 管脚描述管脚编号管脚名称管脚属性管脚描述 1 OUTA1 O A 路 12V 电机 α 路输出 1 2 MGNDA POWER A 路电机功率地 3 OUTA2 O A 路 12V 电机 α 路输出 2 4 OUTA3 O A 路 12V 电机 β 路输出 3 5 MVCCA POWER A 路 12V 电机功率电源 6 OUTA4 O A 路 12V 电机 β 路输出 4 7 OUTB1 O B 路 12V 电机 α 路输出 1 8 MGNDB POWER B 路电机功率地 9 OUTB2 O B 路 12V 电机 α 路输出 2 10 OUTB3 O B 路 12V 电机 β 路输出 3 11 MVCCB POWER B 路 12V 电机功率电源 12 OUTB4 O B 路 12V 电机 β 路输出 4 13 AGND POWER 模拟电路地 14 AVDD POWER 模拟电路电源, 逻辑输出电源 15 PLSA O A 路 12V 电机监控输出 16 PLSB O B 路 12V 电机监控输出 17 PLSC O C 路 5V 电机监控输出 18 PLSD O D 路 5V 电机监控输出 19 VFC I C 路 5V 电机同步信号输入 20 VFD I D 路 5V 电机同步信号输入 21 VFA I A 路 12V 电机同步信号输入 22 VFB I B 路 12V 电机同步信号输入 23 OUTE2 O E 路直流电机输出 1 24 MGNDE POWER E 路直流电机地 25 MVCCE POWER E 路直流电机电源 26 OUTE1 O E 路直流电机输出 2 27 OUTD4 O D 路 5V 电机 β 路输出 4 28 MVCCD POWER D 路 5V 电机功率电源 29 OUTD3 O D 路 5V 电机 β 路输出 3 30 OUTD2 O D 路 5V 电机 α 路输出 2 31 MGNDD POWER D 路电机功率地 32 OUTD1 O D 路 5V 电机 α 路输出 1 33 OUTC4 O C 路 5V 电机 β 路输出 4 34 MVCCC POWER C 路 5V 电机功率电源杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 9 页

10 35 OUTC3 O C 路 5V 电机 β 路输出 3 36 N.C. z 悬空未连接 37 OUTC2 O C 路 5V 电机 α 路输出 2 38 MGNDC POWER C 路电机功率地 39 OUTC1 O C 路 5V 电机 α 路输出 1 40 DGND POWER 数字模块逻辑 gnd 41 OSCIN I/O 晶振输入 42 OSCOUT I/O 晶振输出 43 DVDD POWER 数字模块电源 44 SOUT I/O SPI 输出接口 45 CS I SPI 输入 46 SCK I SPI 输入 47 SIN I SPI 输入 48 RSTB I 休眠省电模式输入杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 10 页

11 功能描述 a) 串行接口 NOTE:1) 读写模式中, 每个周期 CS 默认都是从 0 开始的 2) 写模式时, 必须从 OSCIN 端输入系统时钟杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 11 页

12 电气参数 ( 设计参考值 ) MVCCA=MVCCB=12V MVCCC=MVCCD=MVCCE = 5V,DVDD = 5V AVDD =3.3V 注意 ) 没有特别规定, 环境温度为 Ta = 25 C ±2 C 本特性为, 设计参考值, 不能全部保证通过检测万一发生问题, 将认真对应串行口输入参数符号测试条件最小值典型值最大值单位 Serial clock Sclock 5 MHz SCK low time T1 100 ns SCK high time T2 100 ns CS setup time T3 60 ns CS hold time T4 60 ns CS disable high time T5 100 ns SIN setup time T6 50 ns SIN hold time T7 50 ns SOUT delay time T8 60 ns SOUT hold time T9 60 ns SOUT Enable-Hi-Z time T10 60 ns SOUT Hi-Z-Enable time T11 60 ns Sout C load Tsc 40 pf 详述 : 数据转换在 CS 的上升沿开始, 在 CS 的下降沿停止一次转换的数据流单位是 24 位地址和数据从 SIN 引脚输入时, 同时钟信号 SCK 保持一致在 CS = 1 的条件下数据在 SCK 信号的上升沿被打入 IC 同时, 数据输出时, 在 SOUT 引脚读出 ( 数据在 SCK 的上升沿输出 ) SOUT 输出高阻态在 CS = 0 时, 并且在 CS = 1, 输出 0 除非有数据读出整个串行接口的控制在 CS = 0 时复位数据格式 : A0 A1 A2 A3 A4 A5 C0 C D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15 C0: 寄存器读写选择 : 0: 写模式,1: 读模式 C1: 不使用 A5~A0: 寄存器地址 D15~D0 写入寄存器的数据杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 12 页

13 寄存器分布图 20H 21H PWMRESAB[1: 0] PWMMODEAB[4:0] TESTE N2AB DT1AB[7:0] 22H PHMODA[5:0] DT2A[7:0] 23H PPWAβ[7:0] PPWAα[7:0] FZTESTAB[4:0] 24H MICROA [1:0] Reser ved ENDIS A BRAKE A CCWCW A PSUMA[7:0] 25H INTCTA[15:0] 27H PHMODB[5:0] DT2B[7:0] 28H PPWBβ[7:0] PPWBα[7:0] 29H MICROB [1:0] Reser ved ENDIS B BRAKE B CCWCW B PSUMB[7:0] 2AH INTCTB[15:0] 2CH 0BH 00H 01H PWMRESCD[1: 0] Reserved MODESE L_FZ PWMMODECD[4:0] Reser ved TESTE N2CD Reserved DT1CD[7:0] 02H PHMODC[5:0] DT2C[7:0] 03H PPWCβ[7:0] PPWCα[7:0] IN SWICH FZTESTCD[4:0] IN1 IN2 04H MICROC [1:0] Reser ved ENDIS C BRAKE C CCWCW C PSUMC[7:0] 05H INTCTC[15:0] 07H PHMODD[5:0] DT2D[7:0] 08H PPWDβ[7:0] PPWDα[7:0] 09H MICROD [1:0] Reser ved ENDIS D BRAKE D CCWCW D PSUMD[7:0] 0AH INTCTD[15:0] 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 13 页

14 寄存器列表 : 地址寄存器名 / 位宽描述页码 20h DT1AB[7:0] 起始点等待时间 (AB 路步进电机 ) 19 PWMMODEAB[4:0] 微步进输出 PWM 频率 (AB 路步进电机 ) 19 PWMRESAB[1:0] 微步进输出 PWM 分辨率 (AB 路步进电机 ) 19 21h FZTESTAB[4:0] PLSA/B 监控输出选择 (AB 路步进电机 ) 27 TESTEN2AB TEST 模式使能 2(AB 路步进电机 ) 27 22h DT2A[7:0] 起始点激励等待时间 (A 路步进电机 ) 19 PHMODA[5:0] 电机相位矫正 (A 路步进电机 ) 21 23h PPWAα[7:0] α 相 H 桥峰值脉冲宽度 (A 路步进电机 ) 21 PPWAβ[7:0] β 相 H 桥峰值脉冲宽度 (A 路步进电机 ) 21 24h PSUMA[7:0] 步进电机步进数 (A 路步进电机 ) 22 CCWCWA 电机转动方向 (A 路步进电机 ) 23 BRAKEA 电机刹车状态 (A 路步进电机 ) 23 ENDISA 电机 Enable/Disable(A 路步进电机 ) 24 MICROA[1:0] 正弦波细分数 (A 路步进电机 ) 24 25h INTCTA[15:0] 每一微步周期 (A 路步进电机 ) 25 27h DT2B[7:0] 起始点激励等待时间 (B 路步进电机 ) 19 PHMODB[5:0] 电机相位矫正 (B 路步进电机 ) 21 28h PPWBα[7:0] α 相 H 桥峰值脉冲宽度 (B 路步进电机 ) 21 PPWBβ[7:0] β 相 H 桥峰值脉冲宽度 (B 路步进电机 ) 21 29h PSUMB[7:0] 步进电机步进数 (B 路步进电机 ) 22 CCWCWB 电机转动方向 (B 路步进电机 ) 23 BRAKEB 电机刹车状态 (B 路步进电机 ) 23 ENDISB 电机 Enable/Disable(B 路步进电机 ) 24 MICROB[1:0] 正弦波细分数 (B 路步进电机 ) 24 2Ah INTCTB[15:0] 每一步周期 (B 路步进电机 ) 25 0Bh MODESEL_FZ 同步信号 VFX 极性选择 19 00h DT1CD[7:0] 起始点等待时间 (CD 路步进电机 ) 18 PWMMODECD[4:0] 微步进输出 PWM 频率 (CD 路步进电机 ) 20 PWMRESCD[1:0] 微步进输出 PWM 分辨率 (CD 路步进电机 ) 20 01h FZTESTCD[4:0] PLSC/D 监控输出选择 (CD 路步进电机 ) 32 TESTEN2CD TEST 模式使能 2(CD 路步进电机 ) 32 02h DT2C[7:0] 起始点激励等待时间 (C 路步进电机 ) 19 PHMODC[5:0] 电机相位矫正 (C 路步进电机 ) 21 03h PPWCα[7:0] α 相 H 桥峰值脉冲宽度 (C 路步进电机 ) 21 PPWCβ[7:0] β 相 H 桥峰值脉冲宽度 (C 路步进电机 ) 21 04h PSUMC[7:0] 步进电机步进数 (C 路步进电机 ) 22 CCWCWC 电机转动方向 (C 路步进电机 ) 23 BRAKEC 电机刹车状态 (C 路步进电机 ) 23 ENDISC 电机 Enable/Disable(C 路步进电机 ) 24 MICROC[1:0] 正弦波细分数 (C 路步进电机 ) 24 05h INTCTC[15:0] 每一微步周期 (C 路步进电机 ) 25 07h DT2D[7:0] 起始点激励等待时间 (D 路步进电机 ) 19 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 14 页

15 PHMODD[5:0] 电机相位矫正 (D 路步进电机 ) 21 08h PPWDα[7:0] α 相 H 桥峰值脉冲宽度 (D 路步进电机 ) 21 PPWDβ[7:0] β 相 H 桥峰值脉冲宽度 (D 路步进电机 ) 21 09h PSUMD[7:0] 步进电机步进数 (D 路步进电机 ) 22 CCWCWD 电机转动方向 (D 路步进电机 ) 23 BRAKED 电机刹车状态 (D 路步进电机 ) 23 ENDISD 电机 Enable/Disable(D 路步进电机 ) 24 MICROD[1:0] 正弦波细分数 (D 路步进电机 ) 24 0Ah INTCTD[15:0] 每一步周期 (D 路步进电机 ) 25 2Ch INSWICH 直流电机使能 IN1 直流电机输入控制 1 IN2 直流电机输入控制 2 所有寄存器位数据在 RSTB = 0 时被初始化寄存器建立时刻地址寄存器名字建立时刻 20h DT1AB[7:0] VFA or VFB PWMMODAB[4:0] DT1AB PWMRESAB[1:0] DT1AB 21h FZTESTAB[4:0] CS TESTEN2AB CS 22h DT2A[7:0] DT1AB PHMODA[5:0] DT2A 23h PPWAα[7:0] DT1AB PPWAβ[7:0] DT1AB 24h PSUMA[7:0] DT2A CCWCWA DT2A BRAKEA DT2A ENDISA DT1AB or DT2A* MICROA[1:0] CS PSUMA[7:0] DT2A 25h INTCTA[15:0] DT2A 27h DT2B[7:0] DT1AB PHMODB[5:0] DT2B 28h PPWBα[7:0] DT1AB PPWBβ[7:0] DT1AB 29h PSUMB[7:0] DT2B CCWCWB DT2B BRAKEB DT2B ENDISB DT1AB or DT2B* 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 15 页

16 MICROB[1:0] CS 2Ah INTCTB[15:0] DT2B 0Bh MODESEL_FZ CS 地址寄存器名字建立时刻 INSWICH CS 2Ch IN1 CS IN2 CS 00h DT1CD[7:0] VFC or VFD PWMMODECD[4:0] DT1CD PWMRESCD[1:0] DT1CD 01h FZTESTCD[4:0] CS TESTEN2CD CS 02h DT2C[7:0] DT1CD PHMODC[5:0] DT2C 03h PPWCα[7:0] DT1CD PPWCβ[7:0] DT1CD 04h PSUMC[7:0] DT2C CCWCWC DT2C BRAKEC DT2C ENDISC DT1CD or DT2C* MICROC[1:0] DT2C 05h INTCTC[15:0] DT2C 07h DT2D[7:0] DT1CD PHMODD[5:0] DT2D 08h PPWDα[7:0] DT1CD PPWDβ[7:0] DT1CD 09h PSUMD[7:0] DT2D CCWCWD DT2D BRAKED DT2D ENDISD DT1CD or DT2D* MICROD[1:0] CS 0Ah INTCTD[15:0] DT2D * 0 1: 起作用于 DT1xx 1 0: 起作用于 DT2x 原则上来说, 用于细分步进的寄存器的建立应该在起始点延时的这段时间段执行完 ( 参考 17 页图 ) 在起始点延时这段时间外写入的数据也能被存入寄存器然而, 如果写操作在刷新时间后继续执行的话好比在起始点激励延时的最后, 建立刷新时刻不会在计划的时刻有效举例说明 : 如果在起始点激励延时后更新的数据 1~4 如下图一样被写入, 数据 1 和 2 在 a 时刻立即被更新,, 数据 3 和 4 在 b 时刻被更新即使数据是连续写入的, 更新的时间间隔了 1 个 VFx 的周期由于上述的原因, 为了数据及时更新, 寄存器数据的建立需要在起始点延时的这段时间段执行完杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 16 页

b)vfx 信号内部处理这个系统中, 步进电机的反应时间和旋转时间分别基于 VFx 的上升沿 VFx 的极性能通过下面的寄存器设置寄存器细节描述 MODESEL_FZ(VFx 极性选择 ) Address 0Bh 初始值 0 MODESEL_FZ MODEL_FZ 设置输入 IC 内部的 VFx 的极性当设置为 0, 极性基于 VFx

17 b)vfx 信号内部处理这个系统中, 步进电机的反应时间和旋转时间分别基于 VFx 的上升沿 VFx 的极性能通过下面的寄存器设置寄存器细节描述 MODESEL_FZ(VFx 极性选择 ) Address 0Bh 初始值 0 MODESEL_FZ MODEL_FZ 设置输入 IC 内部的 VFx 的极性当设置为 0, 极性基于 VFx 的上升沿当设置为 1, 极性基于 VFx 的下降沿 MODESEL_FZ 选择输入 VFx 的极性当 MODESEL_FZ 的反转时刻, 如下图所示, 内部会产生一个 VFx 信号, 此时刻与 VD_FZ 的边沿无关设置值 VD 极性 0 不取反 1 取反杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 17 页

8 的相位修正 PHMODx[5:0] 2) 幅度设置 : 能独立设置驱动器 α/β 的负载驱动电流 PPWAα[7:0],PPWAβ[7:0] 3) PWM 频率 : 驱动器输出的 PWM 波频率设置 PWMMODEAB

18 c) 步进电机细分步进驱动模块框图上图中模块是一个步进电机驱动内部示意图下面的一些设置可以用来执行一系列的控制 ( 下面是对 A 通道步进电机 :H 桥驱动器 α/β 的描述通道 B,C,D 与通道 A 电机执行一样的算法 ) 主要的设置参数 : 1) 相位矫正 : 驱动器 α 和驱动器 β 的相位差目标在 90 ; 可以实现 ~ 的相位修正 PHMODx[5:0] 2) 幅度设置 : 能独立设置驱动器 α/β 的负载驱动电流 PPWAα[7:0],PPWAβ[7:0] 3) PWM 频率 : 驱动器输出的 PWM 波频率设置 PWMMODEAB [4:0],PWMRESAB[1:0] 4) 微步进分频数 : 微步数能设置成 64,128 和 256 微步进模式 MICROAB[1:0] 5) 步进周期 : 电机旋转速度设置电机旋转速度与正弦波的的微步进模式无关 INTCTA[15:0] 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 18 页

19 相关设置的建立时刻建立时刻和相关时间如下所示地址 07h 到 0Ah 的设置同 02h 到 05h 的设置相同, 所以 07h 到 0Ah 的描述就省略了如果相关寄存器被刷新, 则每一个 VF 周期来到时会实现一次设置的加载刷新当同样的设置被执行时超过 2 个 VF 脉冲时, 没有必要在每个 VF 脉冲都写入寄存器数据 DT1AB[7:0]( 起始点延时, 地址 20h) 更新数据时间设置在系统硬件复位后 (48 引脚 RSTB: 低高 ), 开始激励和驱动电机前 (DT1AB 结束 ), 必须设置此项. 由于这个设置在每次 VF 脉冲来到时更新, 没有必要一定在起始点延迟时间段内写入 PWMMODEAB[4:0],PWMRESAB[1:0]( 微步进输出 PWM 波频率, 地址 20h) 设置微步进输出 PWM 波频率需要在开始激励和驱动电机前设置执行 (DT1AB 结束 ) DT2A[7:0]( 起始点激励延时, 地址 22h) 更新数据时间设置复位后 (48 引脚 RSTB: 低高 ), 需要在开始激励和驱动电机前被设置执行 (DT1AB 结束 ) PHMODA[5:0]( 相位矫正, 地址 22h) 通过矫正线圈 α 和 β 的相位差, 驱动器产生的噪声会减少合适的相位矫正必须依据于电机的旋转方向和速度, 此设置需要随着旋转方向 (CCWCWA) 或者旋转速度 (INTCTA) 的变化而改变 PPWAα[7:0],PPWAβ[7:0]( 峰值脉冲宽度, 地址 23h) 设置 PWM 最大占空比设置需要在开始激励和驱动电机前被设置执行 (DT1AB 结束 ) PSUMA[7:0]( 步进电机步进数, 地址 24h) 1 个 VFx 的时间间隔内的电机的转动次数设置每次 VFx 脉冲输入时, 电机转动所设置的次数因此, 设置次数为 0 是可以停止电机的转动当设置的转动次数总额超过了 1 个 VFx 脉冲的时间, 超出部分会被取消杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 19 页

20 CCWCWA( 转动方向, 地址 24h) 电机转动方向设置只要在选择转动方向前设置即可 BRAKEA( 电机刹车设置, 地址 24h) 刹车时设置电流为 0. 由于执行此设置时, 很难得到电机的最终位置, 所以此设置一般用于立即停止电机 ENDISA( 电机工作 Enable/Disable, 地址 24h) 设置电机工作使能当设置为不使能时, 电机引脚输出高阻态, 电机正在转动时不要设置成 disable MICROA[1:0]( 正弦波分频数, 地址 24h) 设置正弦波的分频数这个设置不改变转动次数和转动速度只有当转速达不到要求时才需要设置此项复位后 (48 引脚 RSTB: 低高 ), 设置有效. INTCTA[15:0]( 脉冲周期, 地址 25h) 脉冲周期设置转动速度决定于这个设置杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 20 页

21 步进电机微步进驱动时, 如何调整寄存器值步进电机控制, 需要在每个同步信号 VF 时设置电机转动次数和转动速度相关设置的转动次数和速度的寄存器为 : INTCTx[15:0]: 设置每一步的时间 ( 相应的, 即转动速度 ) PSUMx[7:0]: 每个 VF 时段内转动总步数当在连续的 VF 时段内持续驱动电机, 需要设置持续转动时间以适应 VF 周期. 以下是电机转动时计算 INTCTx[15:0] 和 PSUMx[7:0] 的方法 1) 计算 INTCTx[15:0]( 决定电机转动速度 ) INTCTx[15:0] 768 = OSCIN 频率 / 转动频率 2) 由 INCTx[15:0] 计算 PSUMx[7:0] 不能单单看 PSUMx[7:0] 的值下面的等式成立时, 持续转动时间和 VD 时间相同, 电机实现均匀转动 INTCTx[15:0] PSUMx[7:0] 24 = OSCIN 频率 / VF 频率 3) PSUMx[7:0] 设置完成后, 由上式重新计算 INTCTx[15:0] 举例说明 OSCIN 频率 = 27 MHz,VF 频率 = 60Hz 计算 PSUMx[7:0] 和 INTCTx[15:0] 使电机在 800pps(1-2 相位 ) 转动, 每步两拍, 转化为相电流正旋波频率 800pps = 100Hz, 所以 INTCTx[15:0] = 27MHz / (100Hz 768) =352 相应的 PSUMx[7:0] = 1/(60Hz) 27MHz/ (352 24) = 53 重新计算 INTCTxx[15:0] 得 : INTCTx[15:0] = 1/(60Hz) 27MHz/ (53 24) = 354 如果上述 2) 中等式左边比右侧小, 转动时间比 VF 时段小会引起不连续的转动反之, 超过 VF 时段的转动会被取消寄存器细节描述注 1: 通道 AB 与 CD 是设置是一样的, 只是寄存器的地址分别是 0Xh 与 2Xh 的区别,CD 通道不做重复描述, 如 DT1AB 做了描述,DT1CD 没有描述主 2: 通道 A 与通道 B 为镜像通道, 同名寄存器如 PPWAα 与 PPWBα,DT2A 与 DT2B 设置方法也一致, 也不做重复描述 DT1AB[7:0](A 与 B 通道电机起始点等待时间 ) Address 20h 初始值 2Ah DT1AB[7:0] DT1CD[7:0](C 与 D 通道电机起始点等待时间 ) Address 00h 初始值 0Ah DT1CD[7:0] 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 21 页

22 DT1AB[7:0] 设置数据写入系统的延时时间 ( 起始点等待时间 ) 电机可以精确地在起始点等待时间从 1 到 0 翻转后被激活启示点等待时间从视频同步信号 (VFx) 的上升沿开始计算由于起始点延时时间是主要是用来等待串行数据的写入应该设置寄存器值大于 0, 如果是 0 的话, 相应的数据不能更新参考第 17 页 VF 和起始点等待时间的关系 DT1AB/DT1CD 起始点等待 0 禁止 μs ms n n 8192/27MHz DT2A[7:0]( 起始点激励等待时间通道 A 电机 ) Address 22h 初始值 03h DT2A[7:0] DT2B[7:0]( 起始点激励等待时间通道 B 电机 ) Address 27h 初始值 03h DT2B[7:0] DT2C[7:0]( 起始点激励等待时间通道 C 电机 ) Address 02h 初始值 03h DT2C[7:0] DT2D[7:0]( 起始点激励等待时间通道 D 电机 ) Address 07h 初始值 03h DT2D[7:0] DT2A[7:0] 和 DT2B[7:0] 设置通道 A 电机和通道 B 电机开始转动前的等待延迟时间电机在起始点激励等待时间从 1 到 0 翻转后开始转动等待延迟时间从同步信号 (VF) 的上升沿开始计算这个信号是 A,B 通道的单独延迟应该设置寄存器值大于 0, 如果是 0 的话, 相应的数据不能更新杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 22 页

23 参考第 17 页 VF 和起始点激励等待时间的关系 DT2A/B/C/D 起始点激励等待 0 禁止 μs ms n n 8192/27MHz PWMMODEAB[4:0]( 微型步进输出 PWM 波频率 ) Address 20h 初始值 1Ch PWMMODEAB[4:0] PWMMODECD[4:0]( 微型步进输出 PWM 波频率 ) Address 00h 初始值 1Ch PWMMODECD[4:0] PWMRESAB[1:0]( 微型步进输出 PWM 波分辨率 ) Address 20h 初始值 1 PWMRESAB PWMRESCD[1:0]( 微型步进输出 PWM 波分辨率 ) Address 00h 初始值 1 PWMRESCD PWMMODEAB[4:0] 通过设置系统时钟 OSCIN 的分频数来设置微型步进输出 PWM 的频率 PWMMODEAB[4:0] 能在 1~31 的范围内设置,PWM 波的频率在 PWMMODE = 0 和 PWMMODE = 1 时候的取值是一样的 PWMRESAB[1:0] 与 PWMMODEAB[4:0] 一起决定 PWM 频率 PWM 频率由下面的式子进行计算 PWM 频率 = OSCIN 频率 / ((PWMMODE 2 3 ) 2 PWMRES ) OSCIN = 27MHz 时,PWM 的频率如下表杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 23 页

24 PWMMODEAB/CD PHMODA[5:0](A 通道电机相位矫正 ) Address 22h 初始值 0 PHMODA[5:0] PHMODB[5:0](B 通道电机相位矫正 ) Address 27h 初始值 0 PHMODB[5:0] PHMODC[5:0](C 通道电机相位矫正 ) Address 02h 初始值 0 PHMODC[5:0] PHMODD[5:0](D 通道电机相位矫正 ) PWMRESAB/CD PWMRESAB/CD PWMMODEAB/CD Address 07h 初始值 0 PHMODD[5:0] (khz) 通道 A 步进电机的 α 相 H 桥电流和 β 相 H 桥电流的相位差由 PHMODA[5:0] 设置默认为 90 设置杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 24 页

1 个单位为 0.7 同时数据可以取正反偏差 PHMODA/B/C/D 相位矫正数 000000 ±0 000001 +0.7 011111 +21.80 100000-22.50 111111-0.7 减幅单位 360 /512 = 0.

25 1 个单位为 0.7 同时数据可以取正反偏差 PHMODA/B/C/D 相位矫正数 ± 减幅单位 360 /512 = 0.70 步进电机两相线圈之间的相位差一般为 90 但是, 因为电机的不同, 或者工艺偏差, 相位差也会偏移出 90 因此, 即使驱动波形电流的相位差 90, 但是电机本身不是相差 90, 也会产生转矩纹波, 噪声还是存在的这个设置主要是减少由于电机变化时产生的转矩纹波 PPWAα[7:0]( 驱动器 A 的 α 相 H 桥峰值脉冲宽度 ) PPWAβ[7:0]( 驱动器 A 的 β 相 H 桥峰值脉冲宽度 ) Address 23h 初始值 0,0 PPWAβ[7:0] PPWAα[7:0] PPWBα[7:0]( 驱动器 B 的 α 相 H 桥峰值脉冲宽度 ) PPWBβ[7:0]( 驱动器 B 的 β 相 H 桥峰值脉冲宽度 ) Address 28h 初始值 0,0 PPWBβ[7:0] PPWBα[7:0] PPWCα[7:0]( 驱动器 C 的 α 相 H 桥峰值脉冲宽度 ) PPWCβ[7:0]( 驱动器 C 的 β 相 H 桥峰值脉冲宽度 ) Address 03h 初始值 0,0 PPWCβ[7:0] PPWCα[7:0] PPWDα[7:0]( 驱动器 D 的 α 相 H 桥峰值脉冲宽度 ) PPWDβ[7:0]( 驱动器 D 的 β 相 H 桥峰值脉冲宽度 ) Address 08h 初始值 0,0 PPWDβ[7:0] PPWDα[7:0] PPWAx[7:0] 到 PPWDx[7:0] 设置 PWM 波的最大占空比, 决定了驱动器 A 到 D 的两相输出电流峰值的位置杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 25 页

26 最大占空比由下式进行计算 : 驱动器 X 最大占空比 = PPWxx/ (PWMMODExx 8) 当 PPWxx = 0, 线圈电流为 0 举例当 PPWAx[7:0] = 200,PWMMODEAB[4:0] = 28, 最大占空比为 200 / (28 8)= 0.89 根据 PWMMODExx 和 PPWxx 的值计算结果来看, 最大占空比可能超过 100%, 实际中当然 PWM 中占空比不可能超过 100%, 正弦波峰值点会被削去如下图所示举例说明当 PWMMODExx = 10,PPWxx = 96, 最大占空比 = 90/(10 8)= 120% 目标电流的波形如下显示 : PSUMA[7:0]( 通道 A 电机步进数 ) Address 24h 初始值 0 PSUMA[7:0] PSUMB[7:0]( 通道 B 电机步进数 ) Address 29h 初始值 0 PSUMB[7:0] PSUMC[7:0]( 通道 C 电机步进数 ) Address 04h 初始值 0 PSUMC[7:0] PSUMD[7:0]( 通道 D 电机步进数 ) Address 09h 初始值 0 PSUMD[7:0] 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 26 页

27 PSUMA[7:0] 和 PSUMB[7:0] 分别设置通道 A 电机和通道 B 电机的总步数如果要停止电机转动, 设置 PSUMx[7:0]=0. 总步数寄存器值 PSUM 64 细分模式 128 细分模式 256 细分模式 n 2n 4n 8n 只要 PWM 波最大占空比设置不为 0, 当 PSUMx[7:0]=0 时, 电机都可以保持在释放时状态一个实例来看此设定的意义 : 当 PSUMA[7:0]=8 被设定, 在 64 细分模式下运行 2x8=16 步, 即 16/64=1/4 个 sin 周期同理, 在 128 与 256 细分模式下, 同样是 1/4 个正旋波周期 CCWCWA( 通道 A 电机转动方向 ) Address 24h 初始值 0 CCWCWA CCWCWB( 通道 B 电机转动方向 ) Address 29h 初始值 0 CCWCWB CCWCWC( 通道 C 电机转动方向 ) Address 04h 初始值 0 CCWCWC CCWCWD( 通道 D 电机转动方向 ) Address 09h 初始值 0 CCWCWD CCWCWA 和 CCWCWB 分别设置通道 A 电机和通道 B 电机的转动方向方向定义 : 设置值电机转动方向 0 正向 1 反向杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 27 页

28 BRAKEA( 通道 A 电机刹车状态 ) Address 24h 初始值 0 BRAKEA BRAKEB( 通道 B 电机刹车状态 ) Address 29h 初始值 0 BRAKEB BRAKEC( 通道 C 电机刹车状态 ) Address 04h 初始值 0 BRAKEC BRAKED( 通道 D 电机刹车状态 ) Address 09h 初始值 0 BRAKED BRAKEA 和 BRAKEB 分别设置通道 A 电机和通道 B 电机的刹车模式设置值 A 电机刹车 0 正常状态 1 刹车状态刹车状态下 H 桥上臂桥两个 PMOS 管全部打开刹车模式在正常操作不能被使用, 在紧急关断时才能使用推荐在反常的状态下使用 ENDISA( 通道 A 电机 Enable/Disable) Address 24h 初始值 0 ENDISA ENDISB( 通道 B 电机 Enable/Disable) Address 29h 初始值 0 ENDISB ENDISC( 通道 C 电机 Enable/Disable) Address 04h 初始值 0 ENDISC 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 28 页

29 ENDISD( 通道 D 电机 Enable/Disable) Address 09h 初始值 0 ENDISD ENDISA 和 ENDISB 分别设置通道 A 电机和通道 B 电机的输出控制当 ENDISx = 0 时输出高阻态然而, 内部的激励位置计数器在 ENDISxx = 0 仍然保持计数因此, 当在正常状态下想要停止电机, 设置 PSUMx[7:0] = 0, 而不是设置 ENDISx = 0. 设置值电机输出状态 0 输出关闭 ( 高阻态 ) 1 输出打开 MICROA( 通道 A 电机正弦波分频数 ) Address 24h 初始值 0 MICROA MICROB( 通道 B 电机正弦波分频数 ) Address 29h 初始值 0 MICROB MICROC( 通达 C 电机正弦波分频数 ) Address 04h 初始值 0 MICROC MICROD( 通道 D 电机正弦波分频数 ) Address 09h 初始值 0 MICROD MICROA 和 MICROB 分别设置通道 A 电机和 B 电机的正弦波分频数 64 分频的波形如第 31 页所示 MICROx 分频数杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 29 页

30 INTCTA( 通道 A 电机 1 个步进周期 ) Address 25h 初始值 0 INTCTA[15:0] INTCTB( 通道 B 电机 1 个步进周期 ) Address 2Ah 初始值 0 INTCTB[15:0] INTCTC( 通道 C 电机 1 个步进周期 ) Address 05h 初始值 0 INTCTC15:0] INTCTD( 通道 D 电机 1 个步进周期 ) Address 0Ah 初始值 0 INTCTD[15:0] INTCTA[15:0] 和 INTCTB[15:0] 分别设置通道 A 电机和 B 电机的一个微步进的周期 I 微步周期寄存器值 64 细分模式 128 细分模式 256 细分模式 ns 222ns 111ns Max 29.1ms 14.6ms 7.3ms n 12n/27MHz 6n/27MHz 3n/27MHz 当 INTCTA[15:0]=0, 只要 pwm 最大占空比不为 0, 电机就保持在释放时状态举例说明 : 当 INTCTA[15:0]=400 时,64 细分下每步周期 12*400/27MHz=0.178ms 因此, 每个正旋波周期为 0.178x64=11.4ms(87.9Hz); 同样计算,128 细分与 256 细分下也为 11.4ms 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 30 页

31 步进电机驱动 (64 细分微步进电流曲线 ) 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 31 页

32 d) 测试信号 FZTESTAB[4:0](AB 路测试信号输出设置 ) Address 21h 初始值 0 FZTESTAB[4:0] TESTEN2AB(ABTest 设置 2) Address 21h 初始值 0 TESTEN2AB FZTESTCD[4:0](CD 路测试信号输出设置 ) Address 01h 初始值 0 FZTESTCD[4:0] TESTEN2CD(CDTest 设置 2) Address 01h 初始值 0 TESTEN2CD FZTESTAB[4:0] 选择由 PLSA 和 PLSB 输出的测试信号 FZTESTCD[4:0] 选择由 PLSC 和 PLSD 输出的测试信号 TESTEN2 需要被设置成 1 以允许测试信号输出下面的表格是具体设置时输出的设置信号寄存器值设置值 FZTESTA 一个周期 21h/01h B/CD[4: 0] PLSA/C PLSB/D 描述 81H 1 起始点等待时间 0 起始点等待时间的 H 桥输出 82H 2 起始点激励等待时间 A 起始点激励等待时间 B 起始点激励等待时间的 H 桥输出 83H 3 ENDISA ENDISB ENDISx 设置 84H 4 CCWCWA CCWCWB CCWCWx 设置 85H 5 监测输出脉冲 A 监测输出脉冲 B 电机转动时,64 细分速度下的 H / L 变化 86H 6 PWM 周期监测 0 电机输出的 PWM 的周期信号 87H 7 A 通道完整的脉冲输出 B 通道完整的脉冲输出电机转动总时间 8BH 11 H 桥 pmos1 A H 桥 nmos1 A 监测 A 路的 α 通道杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 32 页

22 A 通道电机步进 A 通道电机步进 Tsin/4 Tsin/8 98H 24 B 通道电机步进 B 通道电机步进 Tsin/4 Tsin/8 相关波形描述如下 : 监测 A 路的 β 通道监测 B 路的 α

33 8CH 12 H 桥 pmos2 A H 桥 nmos2 A 8DH 13 H 桥 pmos3 A H 桥 nmos3 A 8EH 14 H 桥 pmos4 A H 桥 nmos4 A 8FH 15 H 桥 pmos1 B H 桥 nmos1 B 90H 16 H 桥 pmos2 B H 桥 nmos2 B 91H 17 H 桥 pmos3 B H 桥 nmos3 B 92H 18 H 桥 pmos4 B H 桥 nmos4 B 96H 22 A 通道电机步进 A 通道电机步进 Tsin/4 Tsin/8 98H 24 B 通道电机步进 B 通道电机步进 Tsin/4 Tsin/8 相关波形描述如下 : 监测 A 路的 β 通道监测 B 路的 α 通道监测 B 路的 β 通道 A 通道电机运转 1 个与 0.5 个 step 时钟波形 B 通道电机运转 1 个与 0.5 个 step 时钟波形杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 33 页

34 完整脉冲输出电机电流 PLSA/B 1. 开始结束时序电源信号,RSTB 和 OSCIN 的开始结束时序如下图所示 : 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 34 页

35 2. 输入引脚的输入电容输入引脚的电容值为 10pF 或者更小 3.OSCIN 和 VFx 信号的时刻一旦 VFx 信号和 OSCIN 同步, 那么 VFx 信号和 OSCIN 信号对输入时刻没有约束 e) 重置 / 保护电路下图示出了 RSTB UVLO TSD 与其他电路之间的关系杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 35 页

36 与上图对应的规范如下表 : 设置电机输出管脚 RSTB Disable 逻辑重置 -> 输出关断过热保护电路输出关断 (TSD) 欠压锁定电路 (UVLO) 逻辑重置 -> 输出关断 f) 直流电机 E 驱动电路直流电机 ( 摄像机中用于 IR-CUT) 驱动采用 SPI 输入控制方式, 通过写寄存器 2Ch 来控制 H 桥的输出 : SWICH 寄存器 : 寄存器 REG_2CH<2> bit2, 上电默认为 0 IN1 寄存器 : 寄存器 REG_2CH<1> bit1, 上电默认为 0 IN2 寄存器 : 寄存器 REG_2CH<0> bit0 上电默认为 0 输入输出真值表如下 : 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 36 页

37 内部信号等效控制信号寄存器控制模式输出 IN1 IN2 2CH 寄存器低 8 位 OUTE1 OUTE2 电机状态值 h Z Z Coast h L H 反转 h H L 正转 h L L 刹车直流电机 SPI 模式下的延迟时间 : 由于 SPI 串行输入写寄存器, 每次写 22 个数据, 还有 3 个控制位 ( 详见 page9), 所以从写寄存器 2CH, 到控制时间真正起作用的传输延迟约为 Tsclk*25, 如写数据串行时钟采用 0.5MHz, 则数字延迟时间为 25*1/0.5M=50us, 此时 H 桥最大输出频率 10KHz 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 37 页

38 典型应用电路图 1. 具有背部散热 pad, 大功率应用时必须接地 2. OSCIN 管脚 (PIN41) 与 OSCOUT(PIN42) 之间内置放大电路与 SMIT 电路, 所以 OSCIN 的输入信号, 可以是由无源晶振提供, 也连接到系统中的其他芯片 ( 如 MCU) 的无源晶振的输出端, 亦或者是其他芯片的时钟输出端, 系统开发者都可以自由选择杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 38 页

39 封装外形图 QFN48(07X07)( 背部带散热片 ): 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 39 页

40 杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 40 页

41 印章与包装规范 : 一, 印章内容介绍 : 产品型号生产批号 : 范例 :JC5D43 二, 印章规范要求采用激光打印, 整体居中且采用 Arial 字体三, 包装规范型号只 / 盘盘 / 盒只 / 盒盒 / 箱只 / 箱杭州有限公司版本号 :V 共 41 页第 41 页

TONE RINGER

TONE RINGER 四通道低压 5V 全桥驱动描述是一款四通道低压 5V 全桥驱动芯片, 为摄像机消费类产品玩具和其他低压或者电池供电的运动控制类应用提供了集成的电机驱动解决方案能提供高达 0.8A 的输出电流可以工作在 1.8~6V 的电源电压上具有 PWM(IN1/IN2) 输入接口, 与行业标准器件兼容, 并具有过温保护功能具有省电模式主要特点四通道 H 桥电机驱动器 -- 驱动直流电机或其他负载