TIDA-00210

Diseño de referencia de etapa de potencia de puente completo con protección de 75 V/10 A para los co

TIDA-00210

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Información general

Los accionamientos para motores paso a paso se utilizan en muchas aplicaciones que funcionan normalmente desde 12 VCC a 48 VCC. TI ofrece una amplia gama de soluciones para controladores del motor de velocidad gradual, con interfaces de control paralelas y estándar de la industria de paso/dirección.

Para aplicaciones que requieren mayor fuerza y potencia, a menudo se utilizan tensiones superiores a 48 VCC y se utilizan tensiones de hasta 100 VCC. El TIDA-00210 proporciona una solución para este tipo de accionamientos paso a paso. El TIDA-00210 utiliza dos etapas de potencia en puente completo protegidas, basadas en el TIDA-00365, en configuración en paralelo. Cada puente completo funciona nominalmente a 75 VCC y 10 Arms de corriente de fase, e incluye detección de corriente bipolar en el lado alto mediante un accionador de compuerta en puente completo de 100 V SM72295 con amplificadores integrados, y cuatro MOSFET de potencia NexFET de 100 V con carga de puerta ultrabaja y encapsulado compacto SON5x6 de baja resistencia térmica. La etapa de potencia está totalmente protegida contra sobrecalentamiento, sobretensión y cortocircuitos entre los terminales del motor y los terminales del motor a tierra. Las fuentes de alimentación en placa proporcionan carriles de 12 V y 3.3 V para el controlador de compuerta y la cadena de señal. La interfaz con el procesador principal es de 3.3 V E/S, diseñada para conectar un microcontrolador anfitrión como el C2000 Piccolo para el control del motor de velocidad gradual.

Funciones
  • Etapa de potencia de puente completo protegida con una tensión de entrada de hasta 100 V de corriente continua (75 V de corriente continua nominal) y una corriente de fase de 10 Arms.
  • Reducción de la BOM mediante el uso del accionador de compuerta en puente completo SM72295 de 100 V con amplificadores integrados, utilizado para la detección de corriente de fase bipolar en el lado alto, con soporte de hasta 256 micropasos.
  • Eficiencia del 95 % a 16 kHz de PWM, con carga nominal y pérdidas de conmutación muy bajas, lo que también permite funcionar a frecuencias de PWM más altas. No se requiere disipador de calor en una carga ambiente y nominal de 25 °C gracias al MOSFET de potencia NexFET de TI.
  • Puente completo optimizado para una baja EMI gracias al tiempo de conmutación de encendido y apagado rápido de NexFET: 25 ns sin exceso en las tensiones del nodo de conmutación.
  • Hardware protegido contra exceso de temperatura, sobrecorriente y cortocircuito entre fase a fase y fase a GND, así como UVLO. Los umbrales se pueden configurar personalmente en HW.
  • La interfaz del procesador host de 3.3 V permite que el MCU, como el C2000, implemente un control del motor de velocidad gradual personalizado. Las entradas PWM complementarias y la salida analógica de 0 a 3.3 V con búfer de detección de corriente bipolar de lado alto permiten un control preciso de la corriente de fase. Las señales de retroalimentación de tensión de fase a tierra (GND) permiten la detección de fuerza contraelectromotriz (EMF) y la identificación de bloqueos. Una señal de habilitación permite al MCU encender y apagar la etapa de potencia.
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Se desarrolló una placa completamente integrada únicamente para pruebas y validación de rendimiento y no está disponible para la venta.

Archivos de diseño y productos

Archivos de diseño

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Descripción general del diseño de referencia y datos de las pruebas de rendimiento verificadas

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Fichero de diseño que contiene información sobre la capa física de la PCB de diseño

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Diagrama esquemático detallado del diseño y los componentes

Productos

Incluye productos de TI en el diseño y posibles alternativas.

Reguladores lineales y de baja salida (LDO)

LM317LRegulador de tensión lineal ajustable de 100 mA y 35 V

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Controladores de medio puente

SM72295Controlador de puerta de puente completo de 100 V y 3 A con amplificador de detección de corriente i

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Comparadores

LM2901VComparador diferencial cuádruple de tensión mejorada

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

LM5018Regulador reductor síncrono de tiempo de conexión constante de 300 mA y entrada de tensión amplia de

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Biestables tipo D

SN74LVC1G175Biestable único de tipo D con opción de eliminación asíncrona

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Referencias de tensión en derivación

ATL431Regulador de derivación de precisión ajustable de bajo IQ de 2,5 V

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Sensores de temperatura analógicos

LMT89Sensor de temperatura de salida analógica de ±2.5 °C, con ganancia de –11.77 mV/°C

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MOSFET

CSD19534Q5AMOSFET de potencia NexFET™ de 100 V y canal N, SON simple de 5 mm x 6 mm, 15,1 mOhm

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Documentación técnica

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Tipo Título Descargar la versión más reciente en inglés Fecha
* Guía de diseño 75V 10A Protected Full Bridge Power Stage Bipolar Stepper Drives Design Guide (Rev. A) 28/09/2016
Nota sobre la aplicación Designing with the ATL431LI 27/11/2018

Recursos de diseño

Desarrollo de hardware

Placa de evaluación
LAUNCHXL-F28069M Kit de desarrollo de LaunchPad™ F28069M de MCU Piccolo C2000

Diseños de referencia

Diseño de referencia
TIDA-00111 Sistema de motor gradual con transmisión de par medio TIDA-00261 Diseño de referencia de etapa de control gradual bipolar de alto rendimiento con soporte Microstep 2 TIDA-00736 Diseño de referencia del controlador del motor gradual universal TIDA-00740 Diseño de referencia de implementación de par automático TIDA-00867 Diseño de referencia del controlador de motor gradual de 24 V con detección de corriente integrada

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