產(chǎn)品簡述

MS4988B 是一款雙極微步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，內(nèi)置有 4bit DAC，

可以實(shí)現(xiàn)全步進(jìn)，1/2，1/4，1/8，1/16，五種步進(jìn)模式；芯片具有

最大 35V，±1.5A 的驅(qū)動(dòng)能力。

MS4988B 為脈沖控制步進(jìn)模式，每在 STEP 腳加一個(gè)脈沖，電機(jī)

前進(jìn)一個(gè)微步；不需要相位序列表，也不需要高頻控制線以及復(fù)雜

的程序控制界面。

另外 MS4988B 還具有固定電流衰減周期的整流器，能自動(dòng)選擇

電流的衰減模式：慢衰減和混合衰減。混合衰減模式在前段衰減時(shí)

間內(nèi)為快衰減，剩余時(shí)間為慢衰減，此種衰減模式有助于減小電機(jī)

噪聲，增加步進(jìn)精度以及降低功耗。

內(nèi)部的同步整流電路能降低功耗，內(nèi)置有過溫保護(hù)，過流保

護(hù)，低壓保護(hù)以及短路保護(hù)電路，且芯片不需要特殊的上電過程。

主要特點(diǎn)

?低輸出導(dǎo)通電阻

?自動(dòng)電流衰減模式的選擇和檢測

?同步整流

?混合衰減和慢衰減兩種模式

?可兼容 5V 和 3.3V 邏輯輸入

?全步進(jìn)，1/2，1/4，1/8，1/16 細(xì)分模式

?過溫保護(hù)、欠電壓保護(hù)

?低電流睡眠模式 (<50uA)

應(yīng)用

?安防視頻監(jiān)控

?3D 打印

?機(jī)器人技術(shù)

?工業(yè)應(yīng)用

產(chǎn)品規(guī)格分類

管腳圖

管腳說明

內(nèi)部框圖

極限參數(shù)

芯片使用中，任何超過極限參數(shù)的應(yīng)用方式會對器件造成永久的損壞，芯片長時(shí)間處于極限工作

狀態(tài)可能會影響器件的可靠性。極限參數(shù)只是由一系列極端測試得出，并不代表芯片可以正常工作在

此極限條件下。

電氣參數(shù)

如有需求請聯(lián)系——三亞微科技 王子文（16620966594）

功能描述

芯片運(yùn)作

MS4988B 可以通過 MSx 腳可以選擇全步進(jìn)，1/2，1/4，1/8，1/16 步進(jìn)五種細(xì)分模式。

由 NDMOS 構(gòu)成的兩個(gè)全橋結(jié)構(gòu)中的電流通過固定衰減周期的 PWM 控制電路進(jìn)行同步整流。每次

步進(jìn)中的輸出電流由 VREF電壓，外部電流 SENSE 電阻，以及 DAC 輸出電壓共同決定。

在上電和重置時(shí)，DA 輸出和相位電流極性被置為初始 HOME 態(tài)（HOME 態(tài)為 DA 最大輸出電壓的

0.707 位置），并且電流整流在各相位為混合衰減模式。當(dāng) STEP 命令到來后，DAC 輸出和電流極性開

始正常運(yùn)作。步進(jìn)步長由 MSx 控制，如表 1。

步進(jìn)階段下降時(shí)衰減模式為混合衰減，步進(jìn)上升時(shí)為慢衰減，這種工作模式稱為自動(dòng)衰減模式。

自動(dòng)衰減模式的選擇提高了電機(jī)工作性能，同時(shí)也減小了電機(jī)反電動(dòng)勢引起的電流波形的扭曲變形。

微步控制（MS1,MS2 和 MS3）

微步階數(shù)由 MS1，MS2 和 MS3 共同控制，如表 1 所示。MSx 有一個(gè) 400k?的下拉電阻。需要檢測

STEP 信號的上升沿才能進(jìn)行步進(jìn)模式切換。

如果需要改變步進(jìn)模式，就需將譯碼器重置，否則必須在兩種步進(jìn)模式共同的步進(jìn)位置進(jìn)行切

換，以免丟步。當(dāng)芯片因過溫或過流保護(hù)而掉電重置時(shí)，轉(zhuǎn)換器將被置于 HOME 態(tài)糾正所有步進(jìn)模式

電機(jī)步進(jìn)模式真值表(IN=''High"表示 IN +>IN -)

重置端(RESET)

RESET 有效時(shí)將譯碼器器置于 HOME 態(tài)，然后關(guān)閉所有的輸出 FET 管。直到 RESET 被置高時(shí)，

STEP 信號才重新有效。

STEP 輸入(STEP)

一個(gè) STEP 上升沿能使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一微步。譯碼器控制 DAC 輸出值，以及電機(jī)每條臂的電流方向。

步進(jìn)的步長由 MSx 決定。

方向控制(DIR)

DIR 腳可控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，在每個(gè) STEP 上升沿到來時(shí)開始檢測。

內(nèi)部 PWM 電流控制

每個(gè)全橋由固定衰減時(shí)間的 PWM 電路控制，該電路限制了負(fù)載電流的期望值 ITRIP。

最初，斜對角上的上臂管和下臂管導(dǎo)通，電流流向電機(jī)臂和 SENSE 電阻 RSx，當(dāng) SENSE

電阻上的電壓等于 DAC 電壓時(shí)，比較器將 PWM 鎖存清零，PWM 鎖存器選擇關(guān)閉合適

的驅(qū)動(dòng)管，進(jìn)入固定周期的衰減模式。限流的最大值由 RSx和 VREF電壓決定。其跨導(dǎo)公

式計(jì)算約為：

固定關(guān)斷時(shí)間(Fixed Off-Time)

內(nèi)部 PWM 電流控制電路在 DMOSFET 關(guān)斷期間使用單步電路進(jìn)行控制。

關(guān)斷時(shí)間 toff由 ROSC 端決定。ROSC 接 VREG：電流衰減期設(shè)定為 30us，所有步進(jìn)模式下都為混合

衰減（上升慢衰減，下降混合衰減）；

ROSC 接 GND：電流衰減期為 30us，所有步進(jìn)模式下電流上升與下降時(shí)均為混合衰減；

ROSC 接電阻到 GND：所有步進(jìn)模式下都為混合衰減（上升慢衰減，下降混合衰減）。

電流衰減期由以下函數(shù)決定：Toff=ROSC/825。

盲區(qū)時(shí)間

由寄生二極管產(chǎn)生的反向電流可能會導(dǎo)致的錯(cuò)誤的過流檢測，為避免此種現(xiàn)象電路設(shè)置了一個(gè)

1us 左右的空白時(shí)間，在此期間的過流檢測信號失效。

負(fù)載短路保護(hù)和接地保護(hù)

當(dāng)電機(jī)負(fù)載短接在一起或者直接接地時(shí)，芯片將通過檢測過流保護(hù)自己，并關(guān)斷短路的驅(qū)動(dòng)管，

阻止對內(nèi)部器件的損壞。當(dāng)短路保護(hù)有效后需要 SLEEP 變 1，或者 VBB 置 0 才會使電路恢復(fù)工作。

當(dāng)兩輸出短接，電流流過 SENSE 電阻。1us 過后 SENSE 電阻上的電壓滿足故障條件，這使得驅(qū)動(dòng)

管進(jìn)入固定衰減期。在固定衰減周期結(jié)束后，驅(qū)動(dòng)管重新打開，過程重復(fù)。在這個(gè)條件下驅(qū)動(dòng)管完全

免受過流影響，但是短路會持續(xù)一段時(shí)間等同于驅(qū)動(dòng)管的固定衰減期。

電荷泵（CP1 和 CP2）

電荷泵用于產(chǎn)生大于高壓電源 VBB 的電壓，以驅(qū)動(dòng)上臂橋。電壓是通過 CP1 和 CP2 之間的電容 CP

被逐步抬升，然后在 VG 和 VCC 之間的電容 CG 上逐漸累積。

CP 和 CG 的大小必須滿足以下關(guān)系：

CP 上充放電頻率為 60KHZ，當(dāng) CP 電容很大時(shí) VG 將會被抬升。可是當(dāng)電容太大，充放電將變的沒

有效率。電容做得太大，VG 充電時(shí)間就會很長。CP 和 CG 電容設(shè)定如下：CP=0.22uF, CG=0.22uF。

輸出控制電源 VREG

是內(nèi)部產(chǎn)生電源，用來驅(qū)動(dòng)輸出下臂管，電壓一般設(shè)置在 5.1V，并且在 VREG 腳上需接入 0.22 uF

的陶瓷電容。內(nèi)部具有檢測 VREG 電壓的結(jié)構(gòu)，若出現(xiàn)異常（低壓），所有輸出管將關(guān)斷。

使能輸入(ENABLE)

ENABLE 能打開或關(guān)斷所有的驅(qū)動(dòng)管，當(dāng)為邏輯 1 時(shí)，所有驅(qū)動(dòng)管癱瘓；當(dāng)為邏輯 0 時(shí)電路正常工

作。譯碼器的輸入腳 STEP，DIR，MS1，MS2，MS3 等信號不受 ENABLE 管腳約束。

關(guān)斷

當(dāng)過溫或者低壓保護(hù)起作用時(shí)，所有的輸出管都關(guān)斷直到故障排除。在上電時(shí)，低壓保護(hù)同樣會

使輸出管癱瘓，并且將譯碼器置為 HOME 態(tài)。

睡眠模式(SLEEP)

為了減少待機(jī)狀態(tài)芯片功耗，SLEEP 關(guān)閉芯片內(nèi)部大多數(shù)功能,包括功率管,電流整流器以及電荷

泵。SLEEP 低電平有效,高電平時(shí)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)從睡眠模式恢復(fù)時(shí)，為了使電荷泵達(dá)到穩(wěn)定，通常

會有 1ms 左右的延時(shí)。

混合衰減模式

在混合衰減模式，當(dāng)電流值達(dá)到翻轉(zhuǎn)點(diǎn)，芯片會先進(jìn)入快衰減模式，約占整個(gè)衰減期的 31.25%，

之后，轉(zhuǎn)為慢衰減。

一般情況下，混合衰減只需要應(yīng)用在電流下降的狀態(tài)。對于大多數(shù)負(fù)載來說，采用自動(dòng)選擇的混

合衰減模式（電流上升慢衰減，下降快衰減）可以減小電流上升帶來的紋波，同時(shí)可以防止電流下降

引起的失步。對于一些需要低速微步的應(yīng)用，電機(jī)中反電動(dòng)勢很小，使得電流在負(fù)載中迅速增大而引

起失步，可以將 ROSC 接地，在電流上升和下降時(shí)實(shí)現(xiàn) 100%混合衰減，防止失步。

如果沒有這個(gè)問題，建議采用自動(dòng)選擇的混合衰減模式因?yàn)檫@樣可以減小紋波。

同步整流

當(dāng)芯片進(jìn)入衰減期時(shí)，負(fù)載電流會根據(jù)已選擇的衰減模式繼續(xù)流動(dòng)。同步整流的特點(diǎn)就是在電流

衰減時(shí)打開合適的 FET。通過 FET 低的導(dǎo)通阻抗短路掉續(xù)流二極管，可以有效的減小功耗，并省掉在

其他很多應(yīng)用中肖特基二極管的使用。在負(fù)載電流將近為 0 時(shí)同步整流關(guān)閉，阻止反向的負(fù)載電流。

FG 輸出

當(dāng)芯片檢測模塊檢測到異常情況時(shí)，F(xiàn)G 輸出低電平。FG 開漏輸出，下拉電流最大 15mA。

典型應(yīng)用圖

封裝外形圖

QFN28

QFNWB5×5-28L(P0.50T0.75/0.85)

——愛研究芯片的小王

審核編輯 黃宇