使用LX7720的电机驱动器：将LX7720连接到双极步进电机

随着空间系统开发人员不断努力减小关键模块和元件的尺寸、重量和功率，他们还需要更高性能、抗辐射和耐辐射的组件来增强系统设计。新技术 - 例如更轻，更高集成的卫星电机控制电路 - 可以承受极端空间环境并优化航天器性能。

LX7720航天器电机驱动器经过设计，经过抗辐射处理。它是空间场可编程门阵列（FPGA）的配套集成电路（IC），例如Microchip的RTG4 FPGA和RT PolarFire® FPGA，或空间微控制器（MCU），例如Microchip的SAMRH71F20或SAMV71Q21RT。LX7720 中集成了电流检测器、旋转变压器、编码器和霍尔效应编码器接口，减少了电路板空间和重量，同时提高了使用线圈电流反馈和转子位置传感的闭环电机控制的可靠性。

这是由八部分组成的系列文章的第7篇，该系列文章重点介绍LX7720的电机驱动器和电流检测电路，从FET驱动器和电流检测级内的模块理论开始，然后是外部元件的选择，最后是无刷直流、双极和单极步进电机的实际实现。

LX7720包含1个带浮动电流检测的半桥驱动器，用于电机线圈驱动，7720个用于检测霍尔效应传感器和旋转编码器的双电平输入（比较器），以及一个完整的旋变器/LVDT接口，带初级线圈驱动器和次级信号调理。图<>显示了使用LX<>的典型电机驱动系统的顶层框图，并说明了在一个IC中集成闭环电机驱动器的所有混合信号电子器件的好处。

图1.使用LX7720的典型电机驱动系统

第一批博客讨论了LX7720半桥级和集成电流检测的基本原理。之前的博客讨论了将LX7720与永磁同步电机和永磁同步电机（BLDC）一起使用。本博客讨论将LX7720与双极步进电机配合使用。

LX7720包含<>个半桥驱动器级和<>个电流检测放大器，足以驱动一个两相双极步进电机。

图2显示了一个通用的两相双极步进电机，该电机由四个半桥驱动器驱动，作为两个H桥成对运行。LX7720电路经过简化，省略了电流检测和栅极驱动部分的电源和去耦。关键组件是四个半桥和电流检测。

此处所示的架构为每个绕组使用单个电流检测，并与每个H桥的公共接地路径串联。每个H桥在其半桥输出之一中具有双向电流检测功能。从VMPS电机电源进入一个半桥的电流将通过另一个半桥流出，并且电流检测电阻两端将产生与此电流成比例的正电压。由于进入一个半桥的电流必须通过另一个半桥退出，因此只需要两个电流检测。

半桥FET及其集成体二极管所示。与FET并联的二极管是在半桥FET关断时承载换向电流的必要元件。FET关断后的换向电流在第4篇博客中讨论。FET 体二极管通常由分立二极管并联，以实现更高的开关速度和更低的压降。电机绕组电流通常从电机电源 VMPS 流入高侧 FET，并通过低侧 FET 流出电机接地 MGND。在换向期间，当FET关闭时，电流将由二极管与FET并联。

图2.具有接地侧电流检测功能的两相双极步进电机驱动器

另一种电流检测架构将电流检测重新定位到每个H桥驱动输出的一侧。同样，由于进入一个半桥的电流必须通过另一个半桥退出，因此只需要两个电流检测。但是，如果需要，包括额外的电流检测电路可提供冗余。图3显示了两个未使用的电流检测级接地引脚。

电流检测现在是双向的，具体取决于具有电流检测的半桥是供应电流还是吸收电流。

图3.具有相位输出电流检测功能的两相双极步进电机驱动器

LX7720使用两个内部接地域（如图3所示）作为信号接地SGND，以及电机接地MGND。SGND用于数字和模拟信号（控制电路）。MGND用于与外部半桥相关的电路 - FET驱动器、电流检测和电机负载本身。电平转换器管理 GND 域的交叉。在大多数应用中，SGND和MGND两个接地直接在PCB上连接在一起。第6篇博客详细讨论了接地域，特别是对于电源开关元件位于单独模块或PCB上的高功率电机设计。

同步电机也可提供两相以上的绕组。由于LX7720中的半桥和电流检测级是独立的，因此可以一起使用多个LX7720来控制具有两相以上的电机。

审核编辑：郭婷