POWERSTEP01

powerSTEP01 System-in-package integrating microstepping controller and 10 A power MOSFETs Datasheet - production data Applications  High power bipolar stepper motor – Stage lighting – Surveillance systems – Textile and sewing machines – Pick and place machines Description The powerSTEP01 is a system-in-package integrating 8 N-channel 16 mΩ MOSFETs for stepper applications up to 85 V with an SPI programmable controller, providing a full digital control of the motion through a speed profile generation and positioning calculations. VFQFPN 11x14 mm Features  Power system-in-package integrating a programmable microstepping controller and 8 N-channel power MOSFETs  Operating voltage: 7.5 V - 85 V  Dual full-bridge with RDS(on) = 16 mΩ  10 ARMS maximum output current  Adjustable output slew rate  Programmable speed profile  Up to 1/128 microstepping  Sensorless stall detection  Integrated voltage regulators  SPI interface  Low quiescent standby currents It integrates a dual low RDS(on) full-bridge with embedded non-dissipative overcurrent protection. The device can operate with both voltage mode driving and advanced current control fitting different application needs. The digital control core can generate user’s defined motion profiles with acceleration, deceleration, speed or a target position easily programmed through a dedicated register set. All application commands and data registers, including those used to set analog values (i.e. current protection trip point, dead time, PWM frequency, etc.) are sent through a standard 5-Mbit/s SPI. A very rich set of protections (thermal, low bus voltage, overcurrent and motor stall) make the powerSTEP01 “bullet proof”, as required by the most demanding motor control applications.  Programmable non-dissipative overcurrent protection Table 1. Device summary  Overtemperature protection January 2020 This is information on a product in full production. Order code Package Packing POWERSTEP01 VFQFPN 11x14x1.0 mm Tray POWERSTEP01TR VFQFPN 11x14x1.0 mm Tape and reel DS9836 Rev 7 1/92 www.st.com Contents powerSTEP01 Contents 1 Block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2 Electrical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.1 Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2 Recommended operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 3 Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 4 Pin connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 5 Pin list . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 6 Typical applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 7 Functional description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 7.1 Device power-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 7.2 Logic I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 7.3 Charge pump . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 7.4 Microstepping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Automatic full-step and boost modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 7.5 Absolute position counter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 7.6 Programmable speed profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 7.7 Motor control commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 7.8 2/92 7.7.1 Constant speed commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 7.7.2 Positioning commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 7.7.3 Motion commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 7.7.4 Stop commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 7.7.5 Step-clock mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 7.7.6 GoUntil and ReleaseSW commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Internal oscillator and oscillator driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 7.8.1 Internal oscillator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 7.8.2 External clock source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 7.9 Overcurrent detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 7.10 Undervoltage lockout (UVLO) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 DS9836 Rev 7 powerSTEP01 8 9 Contents 7.11 VS undervoltage lockout (UVLO_ADC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 7.12 Thermal warning and thermal shutdown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 7.13 Reset and standby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 7.14 External switch (SW pin) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 7.15 Integrated power MOSFETs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 7.16 Programmable slew rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 7.17 Deadtime and blanking time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 7.18 Integrated analog-to-digital converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 7.19 Supply management and internal voltage regulators . . . . . . . . . . . . . . . . 36 7.20 BUSY/SYNC pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 7.21 FLAG pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Phase current control: voltage mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 8.1 PWM sinewave generators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 8.2 Sensorless stall detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 8.3 Low speed optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 8.4 BEMF compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 8.5 Motor supply voltage compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 8.6 Winding resistance thermal drift compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Phase current control: current mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 9.1 Predictive current control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 9.2 Auto-adjusted decay mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 9.3 Auto-adjusted fast decay during the falling steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 9.4 Torque regulation (setting the output current) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 10 Serial interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 11 Programming manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 11.1 Register and flag description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 11.1.1 ABS_POS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 11.1.2 EL_POS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 11.1.3 MARK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 11.1.4 SPEED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 11.1.5 ACC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 DS9836 Rev 7 3/92 92 Contents powerSTEP01 11.1.6 DEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 11.1.7 MAX_SPEED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 11.1.8 MIN_SPEED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 11.1.9 FS_SPD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 11.1.10 KVAL_HOLD, KVAL_RUN, KVAL_ACC and KVAL_DEC . . . . . . . . . . . 56 11.1.11 INT_SPEED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 11.1.12 ST_SLP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 11.1.13 FN_SLP_ACC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 11.1.14 FN_SLP_DEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 11.1.15 K_THERM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 11.1.16 TVAL_HOLD, TVAL_RUN, TVAL_ACC and TVAL_DEC . . . . . . . . . . . . 58 11.1.17 T_FAST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 11.1.18 TON_MIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 11.1.19 TOFF_MIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 11.1.20 ADC_OUT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 11.1.21 OCD_TH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 11.1.22 STALL_TH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 11.1.23 STEP_MODE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 11.1.24 ALARM_EN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 11.1.25 GATECFG1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 11.1.26 GATECFG2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 11.1.27 CONFIG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 11.1.28 STATUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 11.2 Application commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 11.2.1 Command management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 11.2.2 Nop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 11.2.3 SetParam (PARAM, VALUE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 11.2.4 GetParam (PARAM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 11.2.5 Run (DIR, SPD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 11.2.6 StepClock (DIR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 11.2.7 Move (DIR, N_STEP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 11.2.8 GoTo (ABS_POS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 11.2.9 GoTo_DIR (DIR, ABS_POS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 11.2.10 GoUntil (ACT, DIR, SPD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 11.2.11 ReleaseSW (ACT, DIR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 11.2.12 GoHome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 11.2.13 GoMark . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 4/92 DS9836 Rev 7 powerSTEP01 Contents 11.2.14 ResetPos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 11.2.15 ResetDevice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 11.2.16 SoftStop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 11.2.17 HardStop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 11.2.18 SoftHiZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 11.2.19 HardHiZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 11.2.20 GetStatus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 12 Package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 12.1 13 VFQFPN 11x14x10 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 DS9836 Rev 7 5/92 92 List of tables powerSTEP01 List of tables Table 1. Table 2. Table 3. Table 4. Table 5. Table 6. Table 7. Table 8. Table 9. Table 10. Table 11. Table 12. Table 13. Table 14. Table 15. Table 16. Table 17. Table 18. Table 19. Table 20. Table 21. Table 22. Table 23. Table 24. Table 25. Table 26. Table 27. Table 28. Table 29. Table 30. Table 31. Table 32. Table 33. Table 34. Table 35. Table 36. Table 37. Table 38. Table 39. Table 40. Table 41. Table 42. Table 43. Table 44. Table 45. Table 46. Table 47. Table 48. 6/92 Device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Recommended operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Typical application values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 CL values according to external oscillator frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 UVLO thresholds. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Thermal protection summarizing table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Integrated MOSFETs characteristics at Tj = 25 °C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Output slew rate. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Register map. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 EL_POS register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 MIN_SPEED register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 FS_SPD register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Voltage amplitude regulation registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Winding resistance thermal drift compensation coefficient . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Torque regulation by TVAL_HOLD, TVAL_ACC, TVAL_DEC and TVAL_RUN registers . 58 T_FAST register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Maximum fast decay times . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Minimum on-time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Minimum off-time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ADC_OUT value and motor supply voltage compensation feature . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ADC_OUT value and torque regulation feature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Overcurrent detection threshold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Stall detection threshold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 STEP_MODE register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Control mode selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Step mode selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Sync clock enable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Sync clock selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ALARM_EN register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 GATECFG1 register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 IGATE parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 TCC parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 TBOOST parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 GATECFG2 register (voltage mode). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 TDT parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 TBLANK parameter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 CONFIG register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Oscillator management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 External switch hard stop interrupt mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Overcurrent event . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Programmable VCC voltage regulator output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Programmable UVLO thresholds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Motor supply voltage compensation enable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 PWM frequency: integer division factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 PWM frequency: multiplication factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 DS9836 Rev 7 powerSTEP01 Table 49. Table 50. Table 53. Table 51. Table 52. Table 54. Table 55. Table 56. Table 57. Table 58. Table 59. Table 60. Table 61. Table 62. Table 63. Table 64. Table 65. Table 66. Table 67. Table 68. Table 69. Table 70. Table 71. Table 72. Table 73. Table 74. Table 75. Table 76. Table 77. Table 78. Table 79. Table 80. Table 81. List of tables Available PWM frequencies [kHz]: 8 MHz oscillator frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Available PWM frequencies [kHz]: 16 MHz oscillator frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 External torque regulation enable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Available PWM frequencies [kHz]: 24 MHz oscillator frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Available PWM frequencies [kHz]: 32 MHz oscillator frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Motor supply voltage compensation enable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Switching period . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 STATUS register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 STATUS register TH_STATUS bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 STATUS register DIR bit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 STATUS register MOT_STATUS bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Application commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Nop command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 SetParam command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 GetParam command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Run command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 StepClock command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Move command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 GoTo command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 GoTo_DIR command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 GoUntil command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 ReleaseSW command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 GoHome command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 GoMark command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 ResetPos command structure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 ResetDevice command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 SoftStop command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 HardStop command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 SoftHiZ command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 HardHiZ command structure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 GetStatus command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 VFQFPN (11x 14x1.0) package mechanical data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Document revision history. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 DS9836 Rev 7 7/92 92 List of figures powerSTEP01 List of figures Figure 1. Figure 2. Figure 3. Figure 4. Figure 5. Figure 6. Figure 7. Figure 8. Figure 9. Figure 10. Figure 11. Figure 12. Figure 13. Figure 14. Figure 15. Figure 16. Figure 17. Figure 18. Figure 19. Figure 20. Figure 21. Figure 22. Figure 23. Figure 24. Figure 25. Figure 26. Figure 27. Figure 28. Figure 29. Figure 30. Figure 31. Figure 32. Figure 33. Figure 34. Figure 35. Figure 36. 8/92 Block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Pin connection (top view) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Typical application schematic - voltage mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Typical application schematic - current mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Charge pump circuitry. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Normal mode and microstepping (128 microsteps) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Automatic full-step switching in normal mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Automatic full-step switching in boost mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Constant speed command examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Positioning command examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Motion command examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 OSCIN and OSCOUT pin configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Overcurrent detection - principle scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 External switch connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Device supply pin management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Current distortion and compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 BEMF compensation curve. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Motor supply voltage compensation circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Predictive current control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Non-predictive current control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Adaptive decay - fast decay tuning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Adaptive decay - switch from normal to slow+ fast decay mode and vice versa . . . . . . . . 46 Fast decay tuning during the falling steps. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Current sensing and reference voltage generation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 SPI timings diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Daisy chain configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Command with 3-byte argument. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Command with 3-byte response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Command response aborted . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 VFQFPN (11x14x1.0) package outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 VFQFPN (11x14x1.0) bottom view package outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 VFQFPN (11x14x1.0) pin identifier package outline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 VFQFPN (11x 14x1.0) suggested footprint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 VFQFPN (11x 14x1.0) footprint lead land positioning. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 VFQFPN (11x 14x1.0) land size and exposed pad positioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 VFQFPN (11x 14x1.0) footprint - detail A and B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 DS9836 Rev 7 powerSTEP01 1 Block diagram Block diagram Figure 1. Block diagram 965(* 9&&5(* 9&& 95(* &3 9%227 96 96 9&& 9ROWDJH5HJ 9ROWDJH5HJ &KDUJH SXPS 96 9%227 9%227 7HPSHUDWXUH VHQVLQJ $'& $'&,1 95(* 287$ 9GG 9'' 287$ 9&& &6 6'2 &25( /2*,& 63, &. 9&& 6(16($ 6(16($ 6', 96 96 9%227 67%