摘要：美國Allegro公司推出的A3972型串口控制器是步進電機微步距驅動專用電路。一個A3972外加一個簡易CPU即可實現二相步進電機的32微步距驅動。文中介紹該電路的特點、引腳功能和工作原理，并給出A3972的典型應用電路，該電路已成功地應用在某步進電機伺服系統中。
關鍵詞：步進電機 串口控制器 細分驅動
1 前言
A3972是美國Allegro公司生產的PWM恒流控制微步距驅動二相步進電機專用驅動器。它的工作電壓可達50V，驅動電流達1.5A,一個A3972即可驅動一臺二相步進電機。芯片內部的PWM電流控制電路可通過串行接口被設置為電流慢、快、混合衰減模式。
通過電機的電流是由電路內部的6位數/模轉換器（DAC）輸出和外部參考電壓來共同決定的，其中的6位DAC決定了輸出電流有2 6=64個等級。因此，DAC的值每增加1，輸出電流會增加最大電流I-max的1.56%。另外，A3972還能提供完善的保護措施，其中包括抑制瞬態電壓、過熱保護、防止電流直通、欠電壓自鎖等功能。

2 A3972的引腳排列和引腳功能
A3972的引腳排列如圖1所示，各個引腳的功能如下所述：
引腳1（VCP）：電壓泵的輸出電壓引腳，主要用于驅動內部DMOS H橋臂的上二路DMOS管。
引腳2、3（CP1、CP2）：一般在這二個引腳間接一個0.22μF的電容器。該電容器主要是為A3972內部的電壓泵提供電源，電壓泵的輸出為引腳1（VCP）。
引腳4、9（OUT1B、OUT1A）：輸出引腳，每個引腳分別與電機一相繞組的二端相連。
引腳5、20（LOAD SUPPLY1、LOAD SUPPLY2）：電機負載電源端。
引腳6、7、18、19（GROUND）：接地端。
引腳8、17（SENSE1、SENSE2）：在此端接1只采樣電阻器可檢測負載電流，采樣電阻（Rs）的大小與所設定的負載電流有效。
引腳10、11、12（STROBE、CLOCK、DATA）：這3個引腳是A3972的串行接口，系統通過它們來控制A3972。其中STROBE為使能信號端，CLOCK為時鐘信號端，DATA為數據輸入信號端。

引腳13（REF）：此端的電壓與采樣電阻Rs及DAC決定輸出電機負載電流的大小。
引腳14（MUX）：閑置引腳，在實際應用電路中可懸空。
引腳15（LOGIC SUPPLY）：邏輯電路電壓，可以為5V或3.3V。
引腳16、21（OUT2A、OUT2B）：輸出引腳，它們分別與電機一相繞組的二端相連。
引腳22（VREG）：內部產生的電壓輸出端，用于驅動DMOS H橋臂的下二路DMOS管。該端的電壓被內部電路監控，一旦出現故障，H橋輸出將被禁止。在實際應用中，VREG引腳應串接一個0.22μF的電容器到GROUND上。
引腳23（SLEEP）：當該引腳為低電平時，A3972將處于睡眠狀態，此時，電路消耗的電流最小，同時，H橋輸出也會被禁止，串行接口也會被復位為零狀態。
引腳24（OSC）：外部時鐘輸入引腳，用作內部PWM時基，典型值為4MHz。A3972可使用內部4MHz的時鐘或外部時鐘。如果使用內部時鐘，則應將OSC引腳接地。

表1 Word 0模式

3 A3972的功能
對A3972的控制是通過3條串行接口線（CLOCK、DATA、STROBE）來實現的。每次發送時要傳送19個bits，先傳送高位D18，最后傳送最低位D0。A3972有二種數據模式：Word 0位設置模式和Word 1 位設置模式。
3．1 Word 0位設置模式
當D0=0時，A3972便進入Word 0模式，各位的功能見表1，D0-D18位的含義如下：
D1-D6：用于設定通過H橋1的電流等級，當全設置為0時，將禁止H橋1工作，開關管關斷。
D7-D12：用于設定通過H橋2的電流等級，當全設置為0時，將禁止H橋2工作，開關管關斷。
D13：決定通過負載繞組1的電流方向。為0，表示電流從OUT1B流向OUT1A；為1，則表示電流從OUT1A流向OUT1B。

D14：決定通過負載繞組2的電流方向，為0，表示電流從OUT2B流向OUT2A；為1，則表示電流從OUT2A流向OUT2B。
D15：決定H橋1電流衰減模式，為0，表示A3972設置成混合衰減模式；為1，則表示設置成慢衰減模式。
D16：決定H橋2電流衰減模式，為0，表示A3972設置成混合衰減模式；為1，則表示設置成慢衰減模式。
D17：決定參考電壓方式，為0，表示選擇內部2V電壓基準作為參考電壓；為1，表示選擇外部參考電壓。
D18：電流范圍選擇方式，為0表示ITRIP=VDAC/8Rs；為1表示ITRIP=VDAC/4Rs。
3．2 Word 1位設置模式
當D0=1時，A3972進入Word 1數據模式，D1-D18位的功能見表2，各位的含義如下所述。

表2 Word 1模式

D1、D2死區時間：用于設置電流調節時不進行電流采樣比較的時間。當H橋上橋臂某一開關管導通時，由于在開關瞬時箝位二極管和負載中的分布電容受反向恢復電流的影響