【Maker電子學】步進馬達的原理與驅動—PART8

Posted By Liang Bird on 2 月 29, 2024 in Maker電子學, 教學文, 步進馬達, 電子學 | 0 comments

上一回【Maker電子學】步進馬達的原理與驅動—PART7，我們介紹 A4988 的微步進設定接腳以及 A4988 的微步進模式，也看了 A4988 的微步進驅動電流，確實如我們之前計算的複相激磁電流一樣。

這一回我們要來看一下 A4988 的實際電路設計。

功耗與電晶體

A4988 是一顆 28 隻腳的 QFN 封裝 IC，腳距只有 0.5 mm，因此整體的大小只有 5 mm x 5 mm。A4988 這麼小的封裝卻可以承受最大 2A 的馬達線圈電流，而我們之前介紹的 L293 那麼大一顆，卻只能承受 1A 的電流，A4988 到底怎麼辦到的呢？

A4988 裡面的功率晶體是 DMOS 製程的 MOFSET。DMOS 是一種 power MOSFET 的製程，它利用雙倍擴散（double-diffusion）來讓 MOSFET 的通道在開啟時電阻更低、承受更大的電流，而 L293 因爲是上個世紀的產品，它裡面的功率晶體是 BJT。BJT 在飽和時，仍然會有一個不算小的 VCE 飽和電壓，流過的電流乘上這個電壓就是 BJT 上額外的功耗，因此 L293 的 H-bridge 在導通時，會比 A4988 發出更多的熱，而限制了它的最大電流。

A4988 內部在調控相電流時，使用的是 PWM 開關調變，利用 PWM on 週期所佔的比例，也就是 duty cycle 來調整相電流，也就是說 A4988 的 MOSFET 永遠只工作在飽和導通與完全不導通兩種狀態，不會工作在線性區，因此它可以用效率很高的方式調控電流，只有在 MOSFET 導通時，微小的 RDS（ON）會消耗額外的功率導致發熱。

下圖是取自 A4988 和 L293 的 datasheet 中，它們的驅動電路部分的電路圖。可以看到 A4988 是用四顆 MOSFET 構成一組全橋驅動電路，而 L293 則是用兩組 BJT 的達靈頓電路構成一組半橋驅動電路。

（圖片來源：Bird 提供）

電路結構