Spannungsregler für Stepper und Microcontroller

Ich entwerfe meine erste Leiterplatte für ein persönliches Projekt:

Ich plane, einen Schrittmotor (3,8 V, 670 mA/Phase) mit dem DRV8834-Treiber und einem Atmega328P aus derselben Stromquelle zu betreiben.

Die Stromversorgung erfolgt über ein klassisches USB-Ladegerät (5 V, 2 A), das an meine Platine angeschlossen ist.

Benötige ich einen Spannungsregler auf meiner Platine, da die ankommende Spannung bereits vom USB-Ladegerät auf 5 V geregelt werden sollte?

Wenn ja, brauche ich zwei Spannungsregler, einen für den Stepper, der zeitweise mehr Strom zieht, und einen anderen für den stabilen Mikrocontroller, oder kann ich einen für beide verwenden?

Ich glaube, wenn nötig, werde ich mich für einen LDO 5V-2A-Regler entscheiden, wie den hier gefundenen .

Wäre es eine gute Wahl?

Der Motor ist für eine Nennspannung von 3,5 V ausgelegt, also ja, Sie brauchen einen Regler. Eine gute Wahl wäre eine, die auf 3,5 V und nicht auf 5 V regelt.
Ich entschuldige mich dafür, dass ich vergessen habe zu erwähnen, dass ich den mitgelieferten Stepper-Treiber verwenden werde: pololu.com/product/2134 , dem 5 V ausgehen können. Ich werde meinen Beitrag editieren.
Sie werden also nur den Motor mit 5 V hochfahren und nicht den Treiber.
Sie benötigen keine zusätzliche Komponente (Regler). Sie werden einen Schrittmotor mit einer H-Brücke antreiben, und Sie können ihn mit der H-Brücke auf 3,5 Volt herunterregeln. Verwenden Sie anstelle eines Arbeitszyklus zwischen 0 % und 100 % einen Arbeitszyklus von 3.5 5 = 0,7 , 1 − 0,7 2 = 0,15 also von 15% auf 85%
Das Antreiben eines Schrittmotors ähnelt dem Antreiben eines Lautsprechers. Finden Sie es normal, 256 Abwärtswandler für 256 verschiedene Einstellungen des maximalen Audio zu verwenden? Hm, nein. Vielleicht verwenden Sie einen Klasse-D-Verstärker mit einem Arbeitszyklus, der mit einer Variablen namens "Lautstärke" multipliziert wird, die zwischen 0 und 1 liegt.
Es hängt auch von der Länge Ihres Kabels ab. Es wird einen Spannungsabfall geben, so dass Sie an der Stelle der Platine keine 5 V erhalten. Stellen Sie sicher, dass es dort noch innerhalb der Toleranz liegt. Sie können die Belastung anhand der Kennlinien beider Komponenten simulieren und den Spannungsabfall aufgrund von Netzteil / Kabeln sehen.

Antworten (3)

Schrittmotorspulen haben eine hohe Induktivität , die Stromänderungen widersteht, indem sie eine entgegengesetzte Spannung induziert, die proportional zur Stromänderungsrate ist. In der Praxis bedeutet dies, dass Sie eine höhere Spannung anlegen müssen, um den Motor schneller laufen zu lassen. Dann wird eine Strombegrenzung angewendet, um den niedrigeren Spannungsabfall bei niedrigerer Geschwindigkeit zu berücksichtigen. Dies kann erreicht werden, indem mit jeder Phase ein Widerstand in Reihe geschaltet wird oder PWM angewendet wird , das den Strom schnell ein- und ausschaltet, um die durchschnittliche Stromaufnahme zu reduzieren.

Hochleistungs-Schrittmotoren werden normalerweise mit einer höheren Spannung als ihrer Spulenleistung betrieben. 3,8 V ist der Spannungsabfall über jeder Phase Ihres Motors, wenn ein konstanter (DC) Strom von 670 mA fließt, nicht die vorgesehene Versorgungsspannung. Um es mit 5 V zu betreiben, müssen Sie nur den Phasenstrom auf 670 mA begrenzen.

Der DRV8834 verwendet PWM, um die Stromaufnahme zu reduzieren. Das Breakout-Board DRV8834 von Pololu verfügt über ein Potentiometer zum Einstellen der Strombegrenzung.

+1 ... Diese Antwort ist genau richtig. Ich kann nur vermuten, dass die Ablehnung von jemandem kam, der Hochleistungs-Stepper-Antriebe und Chopper-Antriebe nicht versteht. Beim DRV8824 dient die externe Regulierung der Motorspannung auf 3,8 V nur dazu, die Leistung zu hemmen.
Vielen Dank, so habe ich die Verwendung der Pololu-Treiberplatine verstanden (sie haben ein schönes erklärendes Video , das den Strombegrenzungsprozess beschreibt). In Bezug auf den zweiten Teil der Frage ist es empfehlenswert, einen Spannungsregler auf einer Leiterplatte anzubringen, wenn man weiß, dass die vom USB-Ladegerät kommende Leistung bereits auf 5 V geregelt sein sollte?
Sie benötigen keinen 5-V-Regler, da USB bereits auf 5 V geregelt ist. Der Schrittmotor kann jedoch ein gewisses Rauschen in die Stromversorgung induzieren, daher sollten Sie die MCU-Leistung entweder filtern oder auf eine niedrigere Spannung (z. B. 3,3 V) regeln.

Vorsicht mit dem Regler. Stellen Sie sicher, dass Sie ein Gehäuse verwenden, das die Leistung ableitet. Einer davon sieht aus wie ein SOIC8 und würde wahrscheinlich nicht ausreichen. Stromentnahme x (5-Ausgangsspannung) gibt den Leistungsverlust im Regler an und das Datenblatt gibt Ihnen die Temperaturerhöhung pro verbrauchtem Watt an.

Wenn Ihr Schrittmotor keine 5 V aufnehmen kann (ein kurzer Blick sagt einfach, dass er für 3,8 V ausgelegt ist), benötigen Sie einen Regler dafür. Sie können wahrscheinlich denselben Regler auch für den AVR verwenden, es hängt von der Frequenz ab, mit der Sie ihn betreiben. (Überprüfen Sie die Frequenz-/Spannungsbegrenzungen auf dem AVR-Datenblatt). Außerdem könnte es die Schnittstelle zwischen Mikro, Schrittmotortreiber und dem Motor selbst einfacher machen, wenn alle mit 3,8 V laufen.

Möglicherweise möchten Sie die Versorgung vom Regler zum AVR über Ferrite zu jedem Stromanschluss führen und vor allem sicherstellen, dass Sie eine möglichst große ununterbrochene Masseebene zusammen mit einer dicken, dicken Stromverfolgung haben.

Sie können versuchen, einen Widerstand in Reihe mit dem 5-V-Regler hinzuzufügen, wo diese Versorgung zum Schrittmotor geht. Um einen Schrittmotor mit 3,5 V zu versorgen, dessen Nennstrom 670 mA/Phase beträgt, müssen Sie einen Widerstand von ~2,24 Ohm hinzufügen. Es fällt die 1,5-V-Versorgung ab, bevor die Versorgung zu diesem Schrittmotor geht.

Berechnung: Spannung (Abfall) = 1,5 V Strom = 0,67 A.

          Resistor      = 2.24 (approximately)
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