基于DRV8711步進電機控制器NexFET?TM?Power MOSTFET和MSP430 LaunchPad的電機驅動和控制系統。我還將分享人們在此過程中遇到的許多關鍵問題的知識，例如正確的組件選擇、關鍵布局路徑和常見的調試技巧。最終結果將是一個成品，我們可以在自己的系統的評估和設計中使用它！該系列將涵蓋的主題包括……

· PCB開發工具

· 電機驅動和控制系統的關鍵部件

· 原理圖捕獲的注意事項

· 深入探討電機驅動和控制 PCB 的考慮因素和正確布局

· 查看控制器固件

· 調試我們的設計并旋轉該電機！

圖 1：BOOST-DRV8711 獨立

在我之前的帖子中，我們拼湊了一個系統，找到了我們的組件，征服了強大的原理圖，并進行了審查、審查和審查。所有這些步驟都有助于將步進電機驅動系統放在我們的手掌中！現在我們想和大家分享這個，這樣你也可以旋轉馬達。

圖 2：MSP-EXP430G2 上的 BOOST-DRV8711

BOOST-DRV8711 是一款 8-52V、4.5A 雙極步進電機驅動級，基于 DRV8711 步進電機預驅動器和 CSD88537ND 雙 N 通道 NexFET TM功率 MOSFET。該模塊包含驅動許多不同類型的雙極步進電機所需的一切，也可以重新用作雙刷直流電機驅動器。BOOST-DRV8711 非常適合那些希望了解更多有關步進電機控制技術和驅動級設計的人。該套件旨在與遵循 LaunchPad 引腳分配標準的所有 TI LaunchPad 兼容，并為帶有 MSP430G2553 的 MSP-EXP430G2 LaunchPad 提供主要軟件/固件支持。

BOOST-DRV8711 雖然結構緊湊，但具有沖擊力，能夠從每個 H 橋連續提供 4.5A。這使其能夠驅動當今市場上的各種雙極步進電機，而不會產生過多的散熱。

圖 3：驅動最大電流的 H 橋 A 和 B

圖 4：驅動最大電流時的熱性能

與用于 MSP430G2533 的 BOOST-DRV8711 一起提供的電機控制應用程序（使用 TI 的 Code Composer 和 GUI Composer 工具開發）允許我們在幾分鐘內快速旋轉手頭上的幾乎任何雙極步進電機。該應用程序提供速度和步進運動曲線，同時允許我們微調 DRV8711 的驅動器設置。

圖 5：步進電機控制應用

在直流電壓領域，存在三種主要類型的電動機：有刷直流電機 (BDC)、無刷直流電機 (BLDC)和步進電機。每個電機都有其優點和缺點，我們的應用程序將為我們確定正確的電機類型。

我正在為TI 的 MCU LaunchPad評估平臺開發電機驅動BoosterPack ，并且有一些關鍵要求。首先，我需要相當準確的位置控制。這在 3D 打印機、機器人和 CNC 機器（流行的愛好項目）等應用中至關重要。我不太關心初始設計成本，但我希望解決方案成本低且簡單。最后，我希望這個系統能夠支持廣泛的電機電壓/電流。考慮到這些元素，我似乎想設計一個系統，以最低的成本驅動各種步進電機！

好吧，現在我們明白了我們想要做什么；我們如何做到這一點？首先，讓我們回顧一下電機系統如何運行的一些背景知識。在電機驅動和控制系統中有兩個關鍵要素。

首先，我們有運動控制系統。這通常由專用的MCU管理或分配給更強大的集中式處理器。該系統為電機驅動系統提供更高級別的控制（加速、減速、速度曲線、換向等），然后處理返回的反饋信號。這些控制信號可以包括：用于操作設置的數字輸出、用于管理電機速度的PWM 、用于通信的SPI/UART/I2C以及用于改變參考電壓的DAC 。反饋信號通常包括：向數字輸入報告故障 以及從分流電阻器到ADC的電流反饋. 微控制器采用許多這些外圍設備并將它們集成到單個 IC 中。

接下來，我們有電機驅動系統。這包括具有功率 FET 以創建 H 橋的分立解決方案、具有內部功率 FET 和附加功能/保護的集成電機驅動器 IC ，或驅動外部功率 FET 但還包含附加功能/保護的電機預驅動器 IC保護集成IC。使用專用電機驅動器 IC 的解決方案通常提供額外的保護、尺寸減小和更精細的控制。我們可以查看此博客，了解有關離散解決方案與集成解決方案的更多信息。

現在我們對電機驅動和控制系統的運行方式有了基本的了解，我們可以開始搜索組件了。對于這個 BoosterPack，我希望將步進微步和電流調節卸載到電機驅動 IC。這將使我能夠使用更簡單、成本更低的微控制器并減少設計中的組件數量。我已經知道我想要一個集成解決方案來縮短我的開發時間，但我也想要能夠為電機提供強大的動力。一個快速的谷歌搜索帶來了過多的選擇。讓我們看看……..選擇最符合我需求的，我們有DRV8818、DRV8825和DRV8711。

在表格中，我們可以看到明顯的成本與功能權衡。最后，我對 5A 范圍內的電流的需求超過了使用完全集成的低功率電機驅動器的成本差異。借助DRV8711和適當尺寸的功率 FET，我可以設計一個高度靈活的解決方案，能夠驅動我正在尋找的功率。

如果我們決定使用預驅動器，下一步將是選擇合適的功率 FET。DRV8711驅動 2個 N 溝道 MOSFET H 橋，因此我們需要 8 個 N 溝道功率 MOSFET。現在，我將利用一些先進的知識并利用 TI 正在開發的雙 60V N 溝道功率 MOSFET。選擇外部 FET 時要牢記的一些關鍵事項是 R DS(ON)（FET 的導通電阻）、CG（柵極電容）、最大連續電流、封裝尺寸和成本。

DRV8711 使我能夠顯著降低微控制器所需的處理能力。現在唯一的要求是幾個 GPIO、SPI 和 UART 以實現 GUI。帶有超低功耗MSP430G2553 MCU的MSP430 超值系列 LaunchPad (MSP-EXP430G2)完全符合要求！