O Servo Drive está instável? Experimente um chip de driver dedicado para economizar espaço e eliminar interferências com um chip.

Você já se deparou com esta situação ao fazer inovação de produto: você quer fazer o mesmoservocontrole você mesmo, mas a solução de componentes discretos ocupa muito espaço e é difícil de depurar. O PCB muda uma versão após a outra, mas fica instável? Na verdade, muitos engenheiros estão presos nesta etapa, e eu também vim para cá desde então. A essência do problema muitas vezes não é que o algoritmo seja ruim, mas que falta um chip projetado especificamente para fazer esse trabalho.

O que exatamente é um chip de driver de caixa de direção?

Para ser franco,oservo-chip de driver específicoé apenas um circuito que costumava ser montado com um monte de amplificadores operacionais, válvulas MOS e portas lógicas, tudo em um pequeno filme preto. Você só precisa fornecer sinais de energia, terra e PWM, e ele pode lidar sozinho com detecção de corrente, operação PID e comutação de ponte H. Essa coisa não é uma tecnologia preta, é um chip especialmente otimizado para posiçãoservoaplicações como servos.

Por exemplo, a série DRV83 da TI e alguns modelos domésticos já solidificaram a lógica subjacente de tempo morto, proteção contra sobrecorrente e desligamento térmico. Ao usá-lo, você não precisa se preocupar com o tamanho do resistor de porta ou com o tipo de diodo de roda livre. O chip está todo incluído.

Por que seu servo sempre desobedece?

Muitos fabricantes usam servos de acionamento direto, que funcionam bem com torque pequeno, mas começam a vibrar assim que alta corrente é aplicada. Ou você mesmo pode construir uma ponte H, mas o resultado será um grande aquecimento e o tubo explodirá se a frequência PWM for um pouco mais alta. A causa raiz é que as portas IO dos MCUs comuns não são adequadas para acionar diretamente as válvulas de potência. A correspondência de nível e as capacidades de direção são armadilhas.

O principal valor dos chips dedicados é ajudá-lo a preencher os buracos. Sua bomba de carga integrada pode impulsionar e acionar N-MOS, com uma resistência de dezenas de miliohms e geração de calor extremamente baixa. A velocidade de resposta do loop de corrente é de microssegundos, o que é duas ordens de magnitude mais rápida do que a escrita interrompe você mesmo. Para ser franco, não é que seu código seja ruim, é que as ferramentas estão erradas.

Quantos problemas podem ser evitados usando chips integrados?

️ A área de layout é reduzida em pelo menos 60%

No passado, ao fazer um servo driver de eixo duplo, o PCB era do tamanho de um polegar, não importando o quão comprimido estivesse. Em vez de adicionar dois capacitores, a unha do dedo mínimo pode ser abaixada. Aproveite o espaço economizado para instalar um codificador ou módulo wireless e o produto terá imediatamente mais um ponto de venda.

️ Reduza o ciclo de desenvolvimento em mais da metade

Não há necessidade de ajustar a polarização do amplificador operacional e não há necessidade de calcular o consumo de energia do resistor de amostragem. O manual de dados do chip dirá diretamente: "Para definir a corrente de 5A, escreva 0x32 neste registro." Basta preencher os parâmetros adequadamente e a probabilidade de acender ao mesmo tempo é extremamente alta. Nossa equipe tem um projeto que levou apenas duas semanas desde a prancheta até o protótipo, o que antes era inimaginável.

Como escolher o chip certo para o seu produto

Primeiro verifique se a tensão e a corrente correspondem. Para servos de brinquedo abaixo de 6V, esse chip de baixa tensão é suficiente; para juntas de robôs entre 12V e 24V, deve-se utilizar este tipo de modelo com pré-acionamento. Não use um cavalo pequeno para puxar uma carroça grande, pois ela queimará.

Depois veja se a embalagem é adequada para o seu processo. Use SOP para soldagem manual, QFN para posicionamento da máquina e WCSP se o espaço for limitado. Além disso, não se esqueça de observar a corrente do sono. Os produtos alimentados por bateria devem ter microamperes de espera, caso contrário, os usuários irão repreendê-los se carregá-los todos os dias.

O custo disparará?

Você pode pensar que chips dedicados são mais caros que transistores. Vamos fazer as contas: o preço de um lote é superior a 2 yuans, e a solução discreta custa apenas 1,5 yuans por dois MOS de meia ponte. Com a adição de amplificadores operacionais, resistores de amostragem e diodos de proteção, o custo já foi excedido há muito tempo. Sem contar as taxas de patch, os custos de mão de obra de depuração e as perdas de retrabalho.

Mais importante ainda, o uso de chips integrados permite que você mude o PCB de uma placa de camada dupla para uma placa de camada única, e o custo da placa é descontado diretamente em 30%. Em conjunto, o custo de uma única máquina é realmente reduzido. Depois que a quantidade for grande, você pode negociar o preço do pacote com o agente e comprar o MCU e o chip do driver juntos para obter um desconto mais substancial.

Os chips nacionais podem ser impressos agora?

No passado, as pessoas não confiavam nos circuitos integrados de servoacionamento domésticos porque pensavam que seriam danificados pela eletricidade estática. As coisas têm sido completamente diferentes nos últimos dois anos. Para produtos como Fengya e Lingdong Microelectronics, o ESD HBM pode atingir 8kV e o tempo de resistência de sobrecorrente é 20% maior do que produtos similares de uma determinada Texas Instruments. Testamos estol contínuo de rotação para frente e para trás. O chip nacional demorou 15 segundos para proteger termicamente, enquanto o da marca internacional parou de funcionar em 10 segundos.

Além disso, o suporte técnico dos fabricantes nacionais responde muito rapidamente. Faça perguntas no grupo WeChat às dez horas da noite, a FAE responderá em meia hora e até enviará diretamente um código de inicialização escrito para você. Depois de se acostumar com esse tipo de serviço personalizado, você realmente não poderá voltar atrás.

Onde obter soluções confiáveis

Não pesquise aleatoriamente no Baidu, há muita hidrologia desatualizada. Acesse diretamente os sites oficiais dos principais fabricantes de chips, como TI, MPS e ROHM, selecione-os com a ferramenta de seleção de produtos, baixe os esquemas oficiais da placa de avaliação e copie-os. O site oficial doméstico de Xiangfengyao também possui um design completo de referência do mecanismo de direção e os arquivos BOM e PCB estão totalmente abertos.

Ao pesquisar, use as palavras-chave corretas: IC do driver da caixa de direção, driver do motor DC, pré-driver do motor da escova. Quando você vê as duas funções de “detecção de corrente integrada” e “interface de controle PWM”, elas são basicamente o que você deseja. Baixe o manual do usuário e consulte diretamente a Seção 7.3 "Circuito de aplicação típico". Esse diagrama é absolutamente confiável.

Que tipo de mecanismo de direção é usado nos produtos que você está fabricando recentemente? É uma interface PWM padrão ou um servo inteligente com feedback? Bem-vindo a conversar sobre sua experiência de seleção na área de comentários, e dê um like para que mais amigos que fabricam produtos possam ver este artigo.