我們有我們的想法，我們有我們的電機旋轉(zhuǎn)，我們找到了我們設計的主要組成部分......現(xiàn)在怎么辦？現(xiàn)在我們可以從更困難的部分開始，例如原理圖捕獲、布局和調(diào)試/測試。我們可以在下面看到這些如何落入典型的 PCB 設計流程中。原理圖是設計中最關鍵的部分。從本質(zhì)上講，它是電路的藍圖。
與大多數(shù)事情一樣，最難的部分是開始。我建議從創(chuàng)建我們認為可能需要的所有原理圖符號開始。你會發(fā)現(xiàn)最初處理好這件事最終會節(jié)省時間。這包括 IC、接頭、連接器、分立元件等。對于我的設計，我首先創(chuàng)建了DRV8711（步進預驅(qū)動器 IC）的原理圖符號。我發(fā)現(xiàn)對原理圖符號創(chuàng)建最有用的參考是數(shù)據(jù)表中的器件引腳圖。TI 已經(jīng)創(chuàng)建了許多原理圖/封裝符號！在這里查看它們。
*我們會看到許多電機驅(qū)動器 IC 都帶有 PowerPAD 或 Thermal Pad。這些用于為從 IC 到 PCB 的熱量提供大的、低熱阻的路徑。除非另有說明，否則最好將其設置為 Pin 0 并將其連接到 GND。我們可以在 PowerPAD 上查看此應用報告以獲取更多信息。
現(xiàn)在我們有了組件，讓我們將它們連接起來！我在進行原理圖設計時分塊工作。我將隔離系統(tǒng)的子部分并一次完成這些子部分，直到設計完成。這有助于更復雜的設計，因為我們可以重復使用這些小節(jié)。
例如，在這個 BoosterPack 設計中，我確定了 5 個小節(jié)，包括：
1) DRV8711及其外圍元件
2) 外部功率 FET
3) 傳感組件
4) 電源和電機連接
5) LaunchPad 連接
下面顯示的是每個已完成的塊：
1) DRV8711 和大多數(shù) IC 的外部組件值可在其相關數(shù)據(jù)表中找到。DRV8711器件是一款步進電機控制器，它使用外部N溝道MOSFET來驅(qū)動-個雙極步進電機或兩個刷式直流電機。該器件集成了一個微步進分度器，此分度器能夠支持全步長至1/256步長的步進模式。
通過使用自適應消隱時間和包括自動混合衰減模式在內(nèi)的多種不同的電流衰減模式，可實現(xiàn)非常平滑的運動系統(tǒng)配置。電機停止轉(zhuǎn)動由一個可選反電勢（EMF)輸出報告。 一個簡單的步進/方向或脈寬調(diào)制（PWM)接口可輕松連接至控制器電路。一個SPI串行接口被用來設定器件運行。輸出電流（扭矩）、步進模式、衰減模式和堵轉(zhuǎn)檢測功能都可以通過SPI串行接口進行編程。
還提供了用于過流保護、短路保護、欠壓鎖定和過熱保護的內(nèi)部關斷功能。故障狀況通過FAULTn引腳進行指示，并且每種故障狀況通過SPI由一個專用位進行報告。
2) 對于許多高端/低端 N 溝道驅(qū)動器，我們會看到用于電荷泵的電容器。電荷泵提供偏置高側(cè) FET 所需的電源電壓 + 柵極電壓。許多其他常見組件包括用于內(nèi)部穩(wěn)壓器的去耦電容器和用于開漏輸出的上拉電阻器。該系統(tǒng)還將包含用于滿足開關系統(tǒng)瞬時電流需求的大容量電容。
2) DRV8711 驅(qū)動 8 個 N 溝道功率 MOSFET 以創(chuàng)建 2 個 H 橋。這些反過來將驅(qū)動步進電機。本設計中使用的 FET 是雙 FET，每個封裝中有兩個。
3) DRV8711 通過檢測檢測電阻兩端的電壓來維持電流調(diào)節(jié)。這些低容差功率電阻器可實現(xiàn)精確的微步進。
4) 電機和電源連接通過接線盒接頭進行，以便快速連接電機和電源。
5) BoosterPack 通過幾個接頭與 LaunchPad 對接。這些接頭提供 MSP430 的控制和反饋信號。為確保各種 LaunchPad（MSP430、Tiva-C、C2000）的兼容性，我為 PWM 信號設置了 BOM 填充選項。
最后，當我們把這些放在一起時，我們得到了一個完整的硬件系統(tǒng)，理論上應該可以旋轉(zhuǎn)雙極步進電機！
*我的另一個小技巧，你會在這些圖片中注意到，是我經(jīng)常使用網(wǎng)絡標簽將網(wǎng)絡連接在一起而不是電線。我發(fā)現(xiàn)這使原理圖更易于閱讀和調(diào)試。
對于這樣一個簡單的設計，這可能看起來像是組織過度殺傷，但我們會發(fā)現(xiàn)，在過渡到更大的設計時，這些做法將大大提高我們的生產(chǎn)力！
最后，我們可以運行任何原理圖/網(wǎng)表檢查，我們的工具可能必須搜索錯誤。
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