MS41968
低压、多通道镜头驱动芯片(内置光圈控制)
主要特点
◼
电压驱动方式,256 细分微步进驱动电路:
产品简述
MS41968 是一款低压 5V 多通道镜头驱动芯片,
工作电压 5V,每个 H 桥驱动电流±0.4A
集成 Hall 模式的光圈驱动、四通道步进电机驱动、两
◼
四线 SPI 串行总线通信控制电机
通道直流电机驱动和四通道的 LED 驱动。步进电机驱
◼
Hall 位置检测的 PID 光圈控制
动部分采用具有电流细分的电压驱动方式以及扭矩纹
◼
四通道高精度步进电机驱动
波修正技术,实现了超低噪声微步进电机驱动。
◼
两通道直流电机驱动用于 IRCUT,
也可以组合成第五个通道的步进驱动
◼
四通道 LED 驱动
◼
QFN88 (10x10) 封装
应用
◼
摄像机
◼
监控摄像机
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MS41968 集成逻辑 IO 接口电源供电 VIO,可以
应用于 1.2V 到 3.6V 的不同电压接口。
产品规格分类
产品
封装形式
丝印名称
MS41968
QFN88
MS41968
版本号:V0.8
2024.08.02
共60页 第1页
MS41968
目录
1. 主要特点.................................................................1
10.14 过热保护 .................................................13
2. 产品简述.................................................................1
10.15 电源电压监测电路................................. 13
3. 应用.........................................................................1
10.16 Hall Offset 调整用 8bit DAC.....................13
4. 产品规格分类.........................................................1
10.17 10bit ADC .................................................13
5. 目录.........................................................................2
11. 功能描述......................................................... 14
6. 管脚图.................................................................... 3
11.1 串行接口 ...................................................14
7. 管脚说明................................................................ 4
11.1.1 串行口输入.........................................15
8. 内部框图 ................................................................7
11.1.2 数据格式............................................ 15
9. 极限参数................................................................ 8
11.1.3 寄存器分布图.................................... 16
9.1 绝对最大额定值.............................................. 8
11.1.4 寄存器列表 ........................................17
9.2 工作电源电压范围 ..........................................8
11.1.5 寄存器建立时刻................................ 19
9.3 端子容许电流电压范围 ..................................9
11.2 VD 信号内部处理..................................... 22
10. 电气参数 .............................................................10
11.3. 光圈控制.................................................. 23
10.1 电源与功耗 ...................................................10
11.3.1 特性................................................... 23
10.2 数字输入输出................................................10
11.3.2 寄存器细节描述 ...............................23
10.3 马达驱动部分 1(焦距,倍率,步进通道
11.3.3 光圈控制霍尔传感器 .......................36
OUT1xOUT8x)....................................................11
10.4 马达驱动部分 2(步进直流复用通道,
11.4.1 模块框图............................................40
OUT9x,OUTAx) .....................................................11
10.5 马达驱动部分 3(光圈,OUTE1,
11.4 步进电机细分步进驱动...........................40
11.4.2 相关设置的建立时刻........................41
11.4.3 步进电机微步驱动时,如何调整寄存
OUTE2)....................................................................11
器值........................................................................43
10.6 LED 驱动 .......................................................11
11.4.4 寄存器细节描述 ...............................44
10.7 OPAMP3(Hall Sensor 输出放大器)..........11
11.5 测试信号 ..................................................49
10.8 OPAMP4(用于消除 Hall Sensor 共模电压的
11.6 重置/保护电路 ..........................................55
放大器) ..................................................................11
11.7 输入输出电平转换...................................55
10.9 基准电压输出部分.......................................12
12. 典型应用电路图..............................................56
10.10 霍尔偏压控制部分(SENS 端子输
13. 封装外形图......................................................57
出)...........................................................................12
14. 包装与印章规范 .............................................58
10.11 数字输入/输出(VIO=3.3V 下测试)........12
15. 声明 ................................................................59
10.12 脉冲发生电路.............................................12
16. MOS 电路操作注意事项................................ 60
10.13 光圈控制 ....................................................13
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版本号:V0.8
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共60页 第2页
MS41968
VD9A
NC
VD78
VD56
VD34
VDIS
VD12
NC
GNDD
VIO
VDDD
RSTB
SCK
SOUT
SIN
CS
NC
PLS5
PLS4
PLS3
PLS2
PLS1
管脚图
VM12
1
66
VM56
OUT1A
2
65
OUT5A
OUT1B
3
64
OUT5B
PGND12
4
63
PGND56
OUT2A
5
62
OUT6A
OUT2B
6
61
OUT6B
NC
7
60
VM34
8
59
NC
VM78
OUT3A
9
58
OUT7A
OUT3B
10
57
OUT7B
PGND34
11
56
PGND78
OUT4A
12
55
OUT8A
OUT4B
13
54
OUT8B
NC
14
53
NC
LED1
15
52
OUT9A
LED2
16
51
VM9A
LED3
17
50
OUT9B
LED4
18
49
PGND9A
OUTE1
19
48
OUTAA
VDD5
20
47
OUTAB
GND5
21
46
NC
22
45
NC
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版本号:V0.8
NC
INAB
INAA
IN9B
IN9A
NC
OSCIN
TEST
GNDA
NC
VDDA
ADTEST
REF
SENS
OP3OUT
OP4INN
OP3INP
OP4OUT
VREF
CREFIN
NC
NC
OUTE2
MS41968
2024.08.02
共60页 第3页
MS41968
管脚说明
管脚编号
管脚名称
管脚属性
1
VM12
-
步进 H 桥 1、2 的电源
2
OUT1A
O
H 桥 1 输出 A 端
3
OUT1B
O
H 桥 1 输出 B 端
4
PGND12
-
步进 1、2 通道‘地’
5
OUT2A
O
H 桥 2 输出 A 端
6
OUT2B
O
H 桥 2 输出 B 端
8
VM34
-
步进 H 桥 3、4 的电源
9
OUT3A
O
H 桥 3 输出 A 端
10
OUT3B
O
H 桥 3 输出 B 端
11
PGND34
-
步进 3、4 通道‘地’
12
OUT4A
O
H 桥 4 输出 A 端
13
OUT4B
O
H 桥 4 输出 B 端
15
LED1
O
LED1 开漏输出
16
LED2
O
LED2 开漏输出
17
LED3
O
LED3 开漏输出
18
LED4
O
LED4 开漏输出
19
OUTE1
O
光圈 H 桥输出 1
20
VDD5
-
光圈电源
21
GND5
-
光圈功率’地’
22
OUTE2
O
光圈 H 桥输出 2
25
CREFIN
I
稳压电容脚
26
VREF
O
霍尔基准电压输出
27
OP4OUT
O
偏置放大器输出
28
OP3INP
I
霍尔增益放大器输入
29
OP4INN
I
偏置放大器输入
30
OP3OUT
O
霍尔增益放大器输出
31
SENS
O
霍尔偏压输出
32
REF
-
霍尔电流偏置设置
33
ADTEST
I
ADC 测试输入
34
VDDA
-
5V 模拟模块供电
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管脚描述
版本号:V0.8
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MS41968
管脚编号
管脚名称
管脚属性
36
GNDA
-
模拟‘地’
37
TEST
I
测试模式输入
38
OSCIN
I
工作时钟输入。使用内置时钟时,该管脚接地
40
IN9A
I
H 桥 9 直流电机输入 A
41
IN9B
I
H 桥 9 直流电机输入 B
42
INAA
I
H 桥 10 直流电机输入 A
43
INAB
I
H 桥 10 直流电机输入 B
47
OUTAB
O
H 桥 10 输出 B 端
48
OUTAA
O
H 桥 10 输出 A 端
49
PGND9A
-
步进 9、10 通道‘地’
50
OUT9B
O
H 桥 9 输出 B 端
51
VM9A
-
H 桥 9、10 的电源
52
OUT9A
O
H 桥 9 输出 A 端
54
OUT8B
O
H 桥 8 输出 B 端
55
OUT8A
O
H 桥 8 输出 A 端
56
PGND78
-
步进 7、8 通道‘地’
57
OUT7B
O
H 桥 7 输出 B 端
58
OUT7A
O
H 桥 7 输出 A 端
59
VM78
-
H 桥 7、8 的电源
61
OUT6B
O
H 桥 6 输出 B 端
62
OUT6A
O
H 桥 6 输出 A 端
63
PGND56
-
步进 5、6 通道‘地’
64
OUT5B
O
H 桥 5 输出 B 端
65
OUT5A
O
H 桥 5 输出 A 端
66
VM56
-
H 桥 5、6 的电源
68
VD9A
I
步进同步信号输入 5
69
VD78
I
步进同步信号输入 4
70
VD56
I
步进同步信号输入 3
71
VD34
I
步进同步信号输入 2
72
VD12
I
步进同步信号输入 1
73
VDIS
I
光圈同步信号输入
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管脚描述
版本号:V0.8
2024.08.02
共60页 第5页
MS41968
管脚编号
管脚名称
管脚属性
管脚描述
74
GNDD
-
数字‘地’
76
VIO
-
接口电源
77
VDDD
-
数字部分电源
78
RSTB
I
初始化信号输入
79
SCK
I
SPI 时钟
80
SIN
I
SPI 数据
81
SOUT
O
SPI 输出
82
CS
I
SPI 片选
84
PLS5
O
电机状态脉冲 5 输出
85
PLS4
O
电机状态脉冲 4 输出
86
PLS3
O
电机状态脉冲 3 输出
87
PLS2
O
电机状态脉冲 2 输出
88
PLS1
O
电机状态脉冲 1 输出
NC
-
无连接
7, 14, 23,
24, 35, 39,
44, 45, 46,
53, 60, 67,
75, 83
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版本号:V0.8
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MS41968
VDDD
GNDD
VDDA
GNDA
内部框图
VM12
OUT1A
OUT1B
步进驱动
通道一
CREFIN
OUT2A
+
VREF
OUT2B
-
+
PGND12
OP4OUT
-
OP3INP
VM34
OUT3A
OP4INN
OUT3B
+
OP3OUT
步进驱动
通道二
-
SENS
REF
OUT4A
8bit
电流DAC
OUT4B
PGND34
DAC
VM56
+
TEST
ADC
OUT5A
-
ADTESTIN
OUT5B
中心
控制器
VDD5
步进驱动
通道三
OUT6A
OUTE2
OUT6B
OUTE1
PGND56
GND5
VM78
OUT7A
CS
OUT7B
SOUT
步进驱动
通道四
接口&
控制逻辑
SIN
SCK
OUT8A
OUT8B
OSCIN
PGND78
VIO
VDIS
VM9A
VD12
VD34
步进驱动
通道五
或两个直
流驱动
VD56
VD78
VD9A
LED
INAA
INAB
IN9A
IN9B
LED3
版本号:V0.8
LED4
LED1
PGND9A
LED2
RSTB
UVLO &
TSD
PLS5
PLS3
PLS4
PLS1
PLS2
OUTAA
OUTAB
脉冲发生器
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OUT9A
OUT9B
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MS41968
极限参数
绝对最大额定值
芯片使用中,任何超过极限参数的应用方式会对器件造成永久的损坏,芯片长时间处于极限工作
状态可能会影响器件的可靠性。极限参数只是由一系列极端测试得出,并不代表芯片可以正常工作在
此极限条件下。
参数
额定值
单位
-0.3 +4.0
控制部分电源电压 1
V
-0.3 +4.0
接口电源电压 1
-0.3 +6.0
V
马达控制电源电压 11
-0.3 +6.0
V
马达控制电源电压 2 1
-0.3 +6.0
V
141.1
mW
工作环境温度 3
-40 +105
°C
存储温度 3
-65 +150
°C
马达驱动 1(焦距、倍率)H 桥驱动电流
±0.4
A/ch
马达驱动(光圈)H 桥驱动电流
±0.4
A/ch
瞬时 H 桥驱动电流
±0.65
A/ch
数字部分输入电压 4
-0.3 (VIO + 0.3)
V
±3k
V
容损值 2
ESD
注:1. 绝对最大额定值,是指在容损范围内使用的场合。
2. 容损值,是指在Ta = 85°C 时封装单体的值。实际使用时,希望在参考技术资料和PD - Ta特性图的基
础上,依据电源电压、负荷、环境温度条件,进行不超过容损值的散热设计。
3. 除了容损值、工作环境温度以及存储温度的参数以外,所有温度为 Ta = 25°C。
4. (VIO + 0.3)电压不可超过5.5V。
工作电源电压范围
参数范围
参数
符号
VDDD
单位
最小
标准
最大
2.7
3.3
5
VDDA
电源电压范围
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VIO
1.2
VMxx
3.0
5.0
5.5
VDD5
3.0
5.0
5.5
版本号:V0.8
5.5
V
2024.08.02
共60页 第8页
MS41968
端子容许电流电压范围
注:1. 容许端子电流电压范围,是指任何情况下不允许超过这个电气参数范围。
2. 额定电压值,是指对 GND 的各端子的电压。GND 是指 GNDD,MGNDx。
3. 应用时,VDDA 与 VDDD 需要接一起,可以接 2.7V5V 电源。另外,需要保证 VMxx 电压大于等于
VDDA 的电压。
4. 在下面没有记述的端子以外,严禁从外界输入电压和电流。
5. 关于电流,“+”表示流向 IC 的电流,“-”表示从 IC 流出的电流。
管脚编号
端口名称
参数范围
单位
24
OP3INP
-0.3 (VDDA + 0.3)
V
29
ADTESTIN
-0.3 (VDDA + 0.3)
V
32
TEST
-0.3 (VIO + 0.3)
V
33
OSCIN
-0.3 (VIO + 0.3)
V
71
CS
-0.3 (VIO + 0.3)
V
68
SCK
-0.3 (VIO + 0.3)
V
69
SIN
-0.3 (VIO + 0.3)
V
63
VD_IS
-0.3 (VIO + 0.3)
V
5862
VDxx
-0.3 (VIO + 0.3)
V
67
RSTB
-0.3 (VIO + 0.3)
V
25
OP4INN
-0.3 (VDDA + 0.3)
V
OUTxx
±0.15
A
LEDx
30
mA
1316
注 :(VDDA + 0.3) 电压不可超过5.5V。(VIO+ 0.3) 电压不可超过5.5V。
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版本号:V0.8
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共60页 第9页
MS41968
电气参数
VDD5=VMx =5V,VDDD=VDDA=3.3V, VIO=3.3V。没有特别规定,环境温度为Ta=25°C±2°C。
电源与功耗
参数
符号
测试条件
最小值 典型值
最大值 单位
Reset 时,VMxx 电源电流
Imdisable 27MHz 输入,RSTB=L
0
μA
Enable 时,VMxx 电源电流
Imenable 27MHz 输入,RSTB=H
0.13
mA
Reset 时,VDD5 电源电流
Ivdd5reset 27MHz 输入,RSTB=L
0
μA
Enable 时,VDD5 电源电流
Ivdd5enable 27MHz 输入,RSTB=H
0.12
mA
Reset 时,VDDD 电源电流
Ivdddreset 27MHz 输入,RSTB=L
55
μA
Enable 时,VDDD 电源电流
Ivdddenable 27MHz 输入,RSTB=H
6.9
mA
Reset 时,VDDA 电源电流
Ivddareset 27MHz 输入,RSTB=L
0
μA
Enable 时,VDDA 电源电流
Ivddaenable 27MHz 输入,RSTB=H
0.32
mA
27MHz 输入,RSTB=L
52
μA
Iioenable 27MHz 输入,RSTB=H
54
μA
Reset 时,芯片静态总消耗电流
27MHz 输入,RSTB=L
0.3
mA
Enable 时,芯片静态总消耗电流
27MHz 输入,RSTB=H
8
mA
0.37
mA
13.4
mA
Reset 时,VIO 电源电流
Iioreset
Enable 时,VIO 电源电流
27MHz 输入,
Reset 时,芯片工作总消耗电流
RSTB=L,FZ = Enable
27MHz 输入,
Enable 时,芯片工作总消耗电流
RSTB=H,FZ = Enable
数字输入输出
参数
符号
测试条件
最小值
典型值
最大值 单位
高电平输入
Vin(H)
RSTB
0.52×VIO
V
低电平输入
Vin(L)
RSTB
0.42×VIO
V
VIO
V
0
V
VIO
V
0
V
102
kΩ
SOUT 高电平输出
SOUT 低电平输出
PLS15 高电平输出
PLS15 低电平输出
输入下拉阻抗
Vout(H):
SDATA
Vout(L):
SDATA
[SOUT] 1mA 电流源 (Source)
[SOUT] 1mA 电流沉 (Sink)
Vout(H):
MUX
Vout(L):
MUX
Rpullret
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RSTB
版本号:V0.8
2024.08.02
共60页 第10页
MS41968
马达驱动部分1(焦距,倍率,步进通道OUT1xOUT8x)
参数
符号
H 桥 ON 阻抗
RonFZ
H 桥漏电流
IleakFZ
测试条件
最小值
典型值
IM = 100mA
最大值 单位
1.1
Ω
0
1
μA
马达驱动部分2(步进直流复用通道,OUT9x,OUTAx)
参数
符号
H 桥 ON 阻抗
RonFZ
H 桥漏电流
IleakFZ
测试条件
最小值
典型值
IM = 100mA
最大值 单位
1.1
Ω
0
1
μA
马达驱动部分3(光圈,OUTE1,OUTE2)
参数
符号
H 桥 ON 阻抗
RonFZ
H 桥漏电流
IleakFZ
测试条件
最小值
典型值
IM = 50mA
最大值 单位
1.2
Ω
0
1
μA
LED驱动
参数
符号
输出 ON 阻抗
RonLED
输出漏电流
IleakLED
测试条件
最小值
典型值
IM = 20mA, 5V cell
最大值 单位
1.73
Ω
0
1
μA
OPAMP3(Hall Sensor输出放大器)
参数
符号
测试条件
最小值
输入电压范围
VIN
0.5×VDDA-0.5
输入 offset 电压
VOF
-15
输出电压(低)
VOL
ILOAD = - 100μA
输出电压(高)
VOH
ILOAD = 100μA
增益
VOG
增益设定值: 0h
典型值
最大值
0.5×VDDA 0.5×VDDA+0.5
1.5
15
单位
V
mV
0.1
V
VDDA-0.2
VDDA-0.1
V
20.5
21.3
22.8
V/V
最小值
典型值
最大值
单位
0.5×VDDA-0.2
V
10
mV
OPAMP4(用于消除Hall Sensor共模电压的放大器)
参数
符号
测试条件
输入电压范围
VIN
0.5×VDDA-0.2
输入 offset 电压
VOF
-10
输出电压(低)
VOL
ILOAD = - 10μA
输出电压(高)
VOH
ILOAD = 3mA
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VDDA-0.5
版本号:V0.8
1
0.1
V
VDDA-0.2
V
2024.08.02
共60页 第11页
MS41968
基准电压输出部分
参数
符号
输出电压 1
VREF
输出电压 2
VREFL
测试条件
最小值
ILOAD = 0 A,
CVREF = 100pF
ILOAD = ±100μA,
CVREF = 100pF
典型值
最大值
单位
0.5×VDDA-0.1
0.5×VDDA 0.5×VDDA+0.1
V
0.5×VDDA-0.1
0.5×VDDA 0.5×VDDA+0.1
V
霍尔偏压控制部分(SENS端子输出)
参数
符号
最小输出电流
IBL
输出电流精度 1
IB40H
输出电流精度 2
IBBFH
测试条件
最小值 典型值 最大值 单位
REF = 10kΩ,SENS = 0.7V
0
设定值:00 h
REF = 10kΩ,SENS = 0.7V
设定值:40h
REF = 10kΩ,SENS = 0.7V
设定值:BEh
0.1
mA
0.98
mA
2.92
mA
数字输入/输出
参数
符号
高输入阈值电压
低输入阈值电压
RSTB 信号脉冲
测试条件
最小值
典型值
Vin(H)
SCK,SIN,CS,VD_IS,VD_FZ,TEST
0.41×VIO
Vin(L)
SCK,SIN,CS,VD_IS,VD_FZ,TEST
0.3×VIO
Trst
100
最大值 单位
V
V
V
V
μs
输入最大滞后误差
Vhysin
图像同步信号幅宽
VDw
80
μs
CS 信号等待信号 1
T(VD-CS)
400
ns
CS 信号等待信号 2
T(CS-DT1)
5
μs
SCK,SIN,CS,VD_IS,VD_FZ,TEST
0.11×VIO
V
脉冲发生电路
参数
符号
测试条件
最小值 典型值 最大值 单位
脉冲 1 到来时的等待时间
PL1wait
OSCIN = 27MHz
20.1
μs
脉冲 1 脉宽
PL1width OSCIN = 27MHz
1.2
μs
脉冲 2 到来时的等待时间
PL2wait
20.1
μs
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OSCIN = 27MHz
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MS41968
光圈控制
参数
AD 参考频率
符号
测试条件
最小值 典型值 最大值 单位
IRISSample OSCIN = 27MHz
500
kHz
过热保护
参数
符号
测试条件
最小值 典型值 最大值 单位
过热保护工作温度
Ttsd
150
°C
过热保护最大滞后误差
ΔTtsd
35
°C
电源电压监测电路
参数
符号
测试条件
最小值 典型值 最大值 单位
VDDD VDDA Reset
Vrston
2.4
V
VDDD VDDA Reset 最大滞后误差
Vrsthys
0.2
V
VIO Reset
1.1
V
VIO Reset 最大滞后误差
0.1
V
VMxx Reset
2.3
V
VMxx Reset 最大滞后误差
0.1
V
VDD5 Reset
2.3
V
VDD5 Reset 最大滞后误差
0.1
V
Hall Offset 调整用 8bit DAC
参数
符号
测试条件
最小值 典型值 最大值 单位
调整范围(高)
DAOTHof
VDDA
V
调整范围(低)
DAOTLof
0
V
10bit ADC
参数
符号
输入范围(高)
Vin(H)
输入范围(低)
Vin(L)
测试条件
最小值
典型值
0.2
最大值
单位
VDDA-0.2
V
V
DNLE(微分非线性误差)
DNL10A
1.0
LSB
INLE (积分非线性误差)
INL10A
2.0
LSB
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功能描述
1. 串行接口
寄存器输入/输出信号规范
(注2)
写模式(从ASIC到马达驱动)
(注1)
CS
t3 (CS Setup Time)
t5 (CS Disable Low Time)
t1 (SCLK Low Time)
A0
A1
A2
A3
A4
A5
C0
C1
D0
D1
D2
D3
D13
D14
D15
SCLK
t2 (SCLK High Time)
t4 (CS Hold Time)
t6 (SIN Setup Time)
t7 (SIN Hold Time)
A0
SIN
A1
A2
A3
A4
A5
C1
0
D0
D1
D2
D3
D13
D14
D15
R /W
Address
Write Date
图 1. 写数据模式
注1
读模式(从马达驱动到ASIC)
CS
A0
A1
A2
A3
A4
A5
C0
C1
D0
D1
D2
D3
D13
D14
D15
SCLK
t9 (SOUT Hold Time)
t8(SOUT Delay Time)
SIN
A0
A1
A2
A3
A4
A5
1
X
C1
t10 (SOUT Enable Hi-Z Time)
t11 (SOUT Hi-Z-Enable Time)
D0
SOUT
D1
D2
D3
D13
D14
D15
图 2. 读数据模式
注:1. 读写模式中,每个周期 CS 默认都是从 0 开始的。
2. 写模式时,必须从 OSCIN 端输入系统时钟。
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电气参数(设计参考值)
VDD5=VMxx=5V,VDDD=VDDA=3.3V,VIO=3.3V。没有特别规定,Ta = 25°C ±2°C。
1.1 串行口输入
参数
符号
串行时钟
测试条件
最小值 典型值 最大值 单位
Sclock
1
5
MHz
SCK 低电平时间
t1
100
ns
SCK 高电平时间
t2
100
ns
CS 建立时间
t3
60
ns
CS 保持时间
t4
60
ns
CS 为低电平(片选关断)时间
t5
100
ns
SIN 建立时间
t6
50
ns
SIN 保持时间
t7
50
ns
SOUT 延迟时间
t8
SOUT 保持时间
t9
SOUT 使能-高阻时间
t10
60
ns
SOUT 高阻-使能 time
t11
60
ns
SOUT 管脚电容负载
Csc
40
pF
60
ns
60
ns
1. 数据转换在 CS 的上升沿开始,在 CS 的下降沿停止。
2. 一次转换的数据流单位是 24 位。
3. 当地址和数据从 SIN 引脚输入时,同时钟信号 SCK 保持一致在CS = 1的条件下。
4. 数据在SCK信号的上升沿被打入IC。
同时,数据输出时,在 SOUT 引脚读出(数据在SCK的上升沿输出)
5. 在CS = 0时,SOUT 输出高阻态,并且在CS= 1,输出“0”,除非有数据读出。
6. 整个串行接口的控制在CS = 0时复位。
1.2 数据格式
0
1
2
3
4
5
6
7
A0
A1
A2
A3
A4
A5
C0
C1
8
9
10
11
12
13
14
15
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
16
17
18
19
20
21
22
23
D8
D9
D10
D11
D12
D13
D14
D15
C0:寄存器读写选择:0:写模式;1:读模式
C1:不使用
A5A0:寄存器地址
D15D0:写入寄存器的数据
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1.3 寄存器分布图
D15
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
D7
D6
D5
00H
01H
DGAIN
02H
ASOUND_LPF_FC
PID_POLE
03H
PID_ZERO
DT_ADJ_IRIS
04H
PWM_IRIS
AS_FLT_OFF
PWM_LPF_FC
AAF_FC
DEC_AVE
D2
D1
D0
OVER_LPF_FC_2ND OVER_LPF_FC_1ST
IRIS_CALC_NR
PWM_FLT_OFF
LMT_ENB
ARW
HALL_BAIS_DAC
HALL_GAIN
PID_INV
06H
TGT_FLT_OFF
TGT_LPF_FC
START1
P1EN
WIDTH1
08H
09H
D3
IRIS_ROUND
HALL_OFFSET_DAC
05H
07H
D4
IRS_TGT
START2
P2EN
WIDTH2
0AH
DUTY_TEST
0BH
PID_CLIP
ADC_TEST
PDWNB
TGT_IN_TEST
MODESEL_FZ MODESEL_IRIS
TESTEN1
ASWMODE
0CH
OCPIris_dly
IRSAD(Read Only)
0DH
0EH
AVE_SPEED
TGT_UPDATE
0FH
20H
Reserved
DC_EN
DC_Ex_EN
DT1
21H
22H
MICROAB
PHMODAB
23H
24H
DT2A
PPWB
LEDA
ENDISAB
BREAKAB
PPWA
CWCCWAB
PSUMAB
25H
INTCTAB
26H TESTEN2_1
FZTEST_1
OCP1_dly
PWMRESAB
27H
28H
29H
PPWD
LEDB
ENDISCD
BREAKCD
PPWC
CWCCWCD
PSUMCD
2AH
INTCTCD
2BH TESTEN2_2
2CH
FZTEST_2
MICROEF
OCP2_dly
PWMRESCD
PHMODAB
2DH
2EH
ENDISEF
BREAKEF
PPWE
CWCCWEF
PSUMEF
2FH
INTCTEF
FZTEST_3
OCP3_dly
PWMRESEF
31H
PWMMODEEF
DT2D
32H
PPWH
LEDD
ENDISGH
BREAKGH
PPWG
CWCCWGH
PSUMGH
34H
INTCTGH
35H TESTEN2_4
36H
PWMMODECD
DT2C
PPWF
LEDC
30H TESTEN2_3
33H
PWMMODEAB
DT2B
FZTEST_4
MICROIJ
PPWJ
ENDISIJ
BREAKIJ
PWMMODEGH
DT2E
PPWI
CWCCWIJ
PSUMIJ
39H
3AH TESTEN2_5
PWMRESGH
PHMODIJ
37H
38H
OCP4_dly
INTCTIJ
FZTEST_5
OCP5_dly
PWMRESIJ
PWMMODEIJ
3BH
DC_CTL_A
DCA_PWM_Freq
DCA_PWM_Duty
3CH
DC_CTL_B
DCB_PWM_Freq
DCB_PWM_Duty
3DH
3EH
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TSD_Clr
版本号:V0.8
OCPIris_Clr
OCP5_Clr
OCP4_Clr
OCP3_Clr
OCP2_Clr
OCP1_Clr
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1.4 寄存器列表
光圈模块部分
地址
00h
01h
02h
03h
04h
05h
06h
07h
08h
09h
0Ah
0Bh
寄存器名/位宽
描述
页码
IRIS_TGT[9:0]
光圈目标值
23
OVER_LPF_FC_1ST[1:0]
ADC 反馈滤波器(1)截止频率
23
OVER_LPF_FC_2ND[1:0]
ADC 反馈滤波器(2)截止频率
24
DEC_AVE
光圈目标值移动平均值
24
AS_FLT_OFF
PID 控制器前置低通滤波器使能/不使能
24
ASOUND_LPF_FC[2:0]
PID 控制器前置低通滤波器截止频率
25
DGAIN[6:0]
PID 控制器数字增益
25
IRIS_CALC_NR[3:0]
PID 控制器积分器误差累积上限
27
IRIS_ROUND[3:0]
PID 控制器微分器误差累积上限
27
PID_ZERO[3:0]
PID 控制器零点
27
PID_POLE[3:0]
PID 控制器极点
28
ARW[3:0]
PID 控制器积分器的位数
28
LMT_ENB
PID 控制器积分器停止
29
PWM_FLT_OFF
PID 控制器后置低通滤波器使能/不使能
30
PWM_LPF_FC[2:0]
PID 控制器后置低通滤波器截止频率
30
PWM_IRIS[2:0]
光圈模块输出的 PWM 波的频率
30
DT_ADJ_IRIS[1:0]
光圈模块输出的死区时间设置
31
HALL_BIAS_DAC[7:0]
霍尔元件的偏置电流
37
HALL_OFFSET_DAC[7:0]
霍尔元件输出放大器的失调校准
37
TGT_LPF_FC[3:0]
光圈目标值低通滤波器截止频率
31
TGT_FLT_OFF
光圈目标值低通滤波器使能/不使能
31
PID_INV
PID 控制器极性
32
HALL_GAIN[3:0]
霍尔元件输出放大器增益
37
AAF_FC
霍尔元件输出放大器的截止频率
38
START1[9:0]
脉冲 1 开始位置
32
WIDTH1[11:0]
脉冲 1 脉宽
32
P1EN
脉冲 1 输出使能
32
START2[9:0]
脉冲 2 开始位置
33
WIDTH2[5:0]
脉冲 2 脉宽
33
P2EN
脉冲 2 输出使能
33
TGT_IN_TEST[9:0]
光圈模块输出占空比直接设置
34
DUTY_TEST
光圈模块输出占空比使能
34
OCPIris_dly[1:0]
光圈模块过流判定阈值
38
ASWMODE[1:0]
ADTESTIN 引脚连接选择
38
TESTEN1
TEST 模式使能 1
49
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0Ch
0Eh
MODESEL_IRIS
VD_IS 极性选择
22
MODESEL_FZ
VD_FZ 极性选择
22
PDWNB
光圈模块关断
38
ADC_TEST
ADC 测试模式选择
39
PID_CLIP[3:0]
光圈模块输出最大占空比
40
IRSAD[9:0]
ADC 值输出(只能读)
40
TGT_UPDATE[7:0]
IRS_TGT(光圈目标值)更新延时
35
AVE_SPEED[4:0]
光圈目标值移动平均速度
35
步进模块部分
地址
20h
22h/*27h/2Ch
/*31h/36h
寄存器名/位宽
24h/29h/2Eh/
33h/38h/
25h/2Ah/2Fh/
34h/39h
页码
DT1[7:0]
起始点等待时间
44
DC_EX_EN
双路直流使用外部管脚控制使能
53
DC_EN
ε 电机通道复用为双路直流控制使能
53
DT2A / B / C / D / E[7:0]
α/β/γ/δ/ε 通道电机起始点激励等待时间
44
PHMODAB / *CD / EF / *GH / IJ [5:0] α/*β/γ/*δ/ε 通道电机相位矫正
45
α/*β/γ/*δ/ε 通道电机细分选择
44
A/C/E/G/I 通道峰值脉冲宽度
45
PPWB / D / F / H / J [7:0]
B/D/F/H/J 通道峰值脉冲宽度
45
PSUMAB / CD / EF / GH / IJ [11:0]
α/β/γ/δ/ε 通道电机步进数
46
CCWCWAB / CD / EF / GH / IJ
α/β/γ/δ/ε 通道电机转动方向
47
BRAKEAB / CD / EF / GH / IJ
α/β/γ/δ/ε 通道电机刹车状态
47
ENDISAB / CD / EF / GH / IJ
α/β/γ/δ/ε 通道电机使能/不使能
47
LEDA / B / C / D / -
LED A / B / C / D 输出控制
46
INTCTAB / CD / EF / GH / IJ [15:0]
α/β/γ/δ/ε 通道电机每一步周期
47
MICROAB / *CD / EF / *GH / IJ [1:0]
23h/28h/2Dh/ PPWA / C / E / G / I [7:0]
32h/37h
描述
PWMMODEAB / CD / EF / GH / IJ [4:0] α/β/γ/δ/ε 通道电机微步进输出 PWM 频率
26h/2Bh/30h/
35h/3Ah
3Bh/3Ch
3Eh
PWMRESAB / CD / EF / GH / IJ [1:0]
α/β/γ/δ/ε 通道电机微步进输出 PWM 分辨
率
52
52
OCP1 / 2 / 3 / 4 / 5_dly[1:0]
α/β/γ/δ/ε 通道电机过流判定阈值
51
FZTEST_1 / 2 / 3 / 4 / 5 [4:0]
PLS1 / 2 / 3 / 4 / 5 引脚输出信号选择
49
TESTEN2_1 / 2 / 3 / 4 / 5
电机通道测试输出使能
49
DCA / B_PWM_Duty[6:0]
直流电机 A / B 通道状态控制
53
DCA / B_PWM_Freq[1:0]
直流电机 A / B PWM 通道频率控制
53
DC_CTL_A / B[1:0]
直流电机 A / B PMW 通道占空比控制
53
OCPx_Clr
清除对应通道过流锁定状态
54
TSD_Clr
清除芯片过热指示
54
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所有寄存器位数据在RSTB = 0时被初始化。
其中,α通道对应由OUT1A、 OUT1B、OUT2A、 OUT2B组成的步进电机通道。
其中,β通道对应由OUT3A、OUT3B、 OUT4A、 OUT4B组成的步进电机通道。
其中,γ通道对应由OUT5A、OUT5B、 OUT6A、OUT6B组成的步进电机通道。
其中,δ通道对应由OUT7A、 OUT7B、 OUT8A、OUT8B组成的步进电机通道。
其中,ε通道对应由OUT9A、OUT9B、 OUTAA、 OUTAB组成的步进电机通道。
*注:27h、31h地址对应的β通道、δ通道没有细分选项(固定为256分频)和相位矫正选项。27h、31h
地址的D15D8需要固化为0。
1.5 寄存器建立时刻
VD 1 周期
(VDn 周期)
马达操作
(VDn-1 周期)
下一个VD 1 周期
马达操作
(VDn 周期) (VDn-1 周期)
VD_FZ
起始点等待时间(连续的数据写入)
DT1
起始点等待时间+起始点激励等待时间
DT2A或DT2B
Reg.0
写
Reg.1
写
Reg.n-1
写
起始点激励等待时间
Reg.n
写
CS
CS 刷新时间
SCLK
SIN
VD_xx
刷新时刻
地址
00h
01h
02h
DT1
刷新时刻
DT2x
刷新时刻
寄存器名
VD_xx
刷新时刻
建立时刻
VD_IS+调整值
IRIS_TGT[9:0]
OVER_LPF_FC_1ST[1:0]
VD_IS
OVER_LPF_FC_2ND[1:0]
VD_IS
DEC_AVE
VD_IS
AS_FLT_OFF
VD_IS
ASOUND_LPF_FC[2:0]
VD_IS
DGAIN[6:0]
VD_IS
IRIS_CALC_NR[3:0]
VD_IS
IRIS_ROUND[3:0]
VD_IS
PID_ZERO[3:0]
VD_IS
PID_POLE[3:0]
VD_IS
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地址
03h
04h
05h
06h
07h
08h
09h
0Ah
0Bh
0Ch
0Eh
20h
寄存器名
建立时刻
ARW[3:0]
VD_IS
LMT_ENB
VD_IS
PWM_FLT_OFF
VD_IS
PWM_LPF_FC[2:0]
VD_IS
PWM_IRIS[2:0]
VD_IS
DT_ADJ_IRIS[1:0]
VD_IS
HALL_BIAS_DAC[7:0]
VD_IS
HALL_OFFSET_DAC[7:0]
VD_IS
TGT_LPF_FC[3:0]
VD_IS
TGT_FLT_OFF
VD_IS
PID_INV
VD_IS
HALL_GAIN[3:0]
VD_IS
AAF_FC
VD_IS
START1[9:0]
VD_IS
WIDTH1[11:0]
VD_IS
P1EN
VD_IS
START2[9:0]
VD_IS
WIDTH2[5:0]
VD_IS
P2EN
VD_IS
TGT_IN_TEST[9:0]
CS
DUTY_TEST
CS
OCPIris_dly[1:0]
CS
ASWMODE[1:0]
CS
TESTEN1
CS
MODESEL_IRIS
CS
MODESEL_FZ
CS
PDWNB
CS
ADC_TEST
CS
PID_CLIP[3:0]
VD_IS
IRSAD[9:0]
只读
TGT_UPDATE[7:0]
CS
AVE_SPEED[4:0]
VD_IS
DT1[7:0]
VD_FZ
DC_EX_EN
VD_FZ
DC_EN
VD_FZ
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地址
寄存器名
DT2A / B / C / D / E[7:0]
DT1
22h/*27h/2Ch/*31h/36h PHMODAB / *CD / EF / *GH / IJ [5:0]
MICROAB / *CD / EF / *GH / IJ [1:0]
23h/28h/2Dh/32h/37h
DT2A /B / C / D / E
DT1
PPWB / D / F / H / J [7:0]
DT1
PSUMAB / CD / EF / GH / IJ [11:0]
DT2A /B / C / D / E
CCWCWAB / CD / EF / GH / IJ
DT2A /B / C / D / E
DT2A /B / C / D / E
DT1 或 DT2A /B / C / D / E*
ENDISAB / CD / EF / GH / IJ
LEDA / B / C / D / -
CS
25h/2Ah/2Fh/34h/39h INTCTAB / CD / EF / GH / IJ [15:0]
DT2A /B / C / D / E
PWMMODEAB / CD / EF / GH / IJ [4:0]
DT2A /B / C / D / E
PWMRESAB / CD / EF / GH / IJ [1:0]
DT2A /B / C / D / E
26h/2Bh/30h/35h/3Ah OCP1 / 2 / 3 / 4 / 5_dly[1:0]
DT2A /B / C / D / E
DT1 或 DT2A /B / C / D / E*
FZTEST_1 / 2 / 3 / 4 / 5 [4:0]
3Eh
DT2A /B / C / D / E
PPWA / C / E / G / I [7:0]
24h/29h/2Eh/33h/38h BRAKEAB / CD / EF / GH / IJ
3Bh/3Ch
建立时刻
TESTEN2_1 / 2 / 3 / 4 / 5
CS
DCA / B_PWM_Duty[6:0]
CS
DCA / B_PWM_Freq[1:0]
CS
DC_CTL_A / B[1:0]
CS
OCPx_Clr
CS
TSD_Clr
CS
* 0→1:起作用于DT1:1→0:起作用于DT2x。
*注:27h、31h地址对应 的β通道、δ通道没有细分选项(固定为256分频)和相位矫正选项。27h、31h
地址的D15D8需要固化为0。
原则上来说,用于细分步进的寄存器的建立应该在起始点延时的这段时间段执行完(参考第19页
图)。在起始点延时这段时间外写入的数据也能被存入寄存器。然而,如果写操作在刷新时间后执行
的话,写入的寄存器不会在计划的时刻有效。举例说明:如果在起始点激励延时后更新的数据14如下
图一样被写入,数据1和2在a时刻立即被更新,数据3和4在b时刻被更新。即使数据是连续写入的,更
新的时间间隔了1个VD的周期。
由于上述原因,为了数据及时更新,寄存器数据的建立需要在起始点延时的这段时间段执行完。
VD
起始点等待时间
a
b
起始点激励等待时间
CS(数据)
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2
3
4
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2. VD信号内部处理
这个系统中,步进电机的反射时间和旋转时间分别基于VD_IS和VD_FZ的上升沿。VD_IS和VD_FZ的
极性能通过下面的寄存器设置。
寄存器细节描述
MODESEL_FZ(VD_FZ 极性选择)
MODESEL_IRIS(VD_IS 极性选择)
地址
D15
初始值
0Bh
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
MODE
MODE
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
SEL_FZ SEL_IRIS
MODEL_FZ 和 MODESEL_IRIS 分别设置输入 IC 内部的 VD_FZ 和 VD_IS 的极性。
当设置为“0”,极性基于 VD_xx 的上升沿。
当设置为“1”,极性基于 VD_xx 的下降沿。
MODESEL_xx 选择输入 VD_xx 的极性。因此,基于 MODESEL_xx 的选择时刻,产生如下图所示的边沿,
与 VD_xx 的边沿无关。
设置值
VD 极性
0
不取反
1
取反
VD_xx引脚输入
MODESEL_xx
极性翻转
VD_xx内部处理
基于VD_xx内部处理的上升沿
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3. 光圈控制
3.1 特性
◼
PWM 波驱动→低功耗
◼
通过寄存器可以设置每个滤波器→低噪声
◼
增益放大器周围内置无源部件→对外置部分减幅
◼
内置 8 比特 DAC 用来调整霍尔补偿
◼
内置电流 DAC 用来调整霍尔偏置电流
3.2 寄存器细节描述
IRIS_TGT[9:0](光圈需求值)
地址
D15
D14
初始值
00h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
IRIS_TGT[9:0]
IRIS_TGT[9:0]设置想要得到的 ADC 输入,而这个 ADC 输入也由光圈的位置决定,即由这个寄存器位决
定想要得到的位置信息。
设置值
AD 输入需求值
0
VDDA × 0 / 1023
1
VDDA × 1 / 1023
1023
VDDA × 1023 / 1023
n
VDDA × n / 1023
OVER_LPF_FC_1ST[1:0](ADC 反馈低通滤波器(1)截止频率)
地址
D15
D14
初始值
01h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
OVER_LPF_
FC_1ST[1:0]
设置 AD 反馈模块中 LPF(1)的截止频率。
较低的截止频率能有效去除 ADC 产生的噪声。
通常,设置 OVER_LPF_FC_1ST[1:0] = 0。
设置值
截止频率
0
2600Hz
1
3600Hz
2
5200Hz
3
8000Hz
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OVER_LPF_FC_2ND[1:0](ADC 反馈低通滤波器(2)截止频率)
地址
D15
D14
初始值
01h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
OVER_LPF_
FC_2ND[1:0]
设置 AD 反馈模块中 LPF(2)的截止频率。
较低的截止频率能有效去除 ADC 产生的噪声。
通常,设置 OVER_LPF_FC_2ND[1:0] = 0。
设置值
截止频率
0
2600Hz
1
3600Hz
2
5200Hz
3
8000Hz
DEC_AVE(光圈目标值移动平均值)
地址
D15
D14
初始值
01h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
DEC_AVE
设置光圈目标值的移动平均值。
大的移动平均值可使光圈的目标值改变更为缓慢。
通常情况下,设置 DEC_AVE = 0。
设置值
移动平均值
0
8
1
4
AS_FLT_OFF(PID 控制器前置低通滤波器使能/不使能)
地址
D15
D14
初始值
01h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2 D1 D0
AS_FLT_OFF
设置 PID 前置滤波器是否使能。
如果算法使能,LPF 插入控制器内。
LPF 在数据进入 PID 前进行去噪,通常情况下,设置 AS_FLT_OFF = 0。
如果相位裕度在闭环的频率条件下不够大,有振铃的情况下,可以设置 AS_FLT_OFF = 1 来提高其相位
裕度,阻止振铃产生。
设置值
PID 前置滤波器
0
使能
1
不使能
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ASOUND_LPF_FC[2:0](PID 控制器前置低通滤波器截止频率)
地址
D15
D14
初始值
01h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D1
D0
ASOUND_LPF_FC[2:0]
设置 PID 前置滤波器的截止频率。
较低的截止频率去噪效果更好。通常情况下,设置 AS_FLT_OFF = 0。
如果相位裕度在闭环的频率特征下不够大,有振铃的情况下,可以提高其截止频率。
设置值
截止频率
0
900Hz
1
1300Hz
2
1600Hz
3
2000Hz
4
2600Hz
5
3200Hz
6
4000Hz
7
禁止
DGAIN[6:0](PID 控制器增益)
地址
D15
D14
初始值
01h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
DGAIN[6:0]
设置 PID 控制器的增益。
增益的设置依据 35Hz 的 AD 输入和使 PID 零点 = 35Hz、极点= 900Hz、 PWM 频率=31.25kHz 条件下马
达输入的增益。以下表格作为设置增益的参考。
设置值
增益
00h
0
01h7Fh
{0.125 × {2^(MSB 3 bit - 3'd3)} × [16 + LSB 4 bit]}+3dB
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DGAIN[3:0]
000
001
010
011
DGAIN[6:4]
100
101
110
111
2 9.0
4.25 15.6
4 15.0
9 22.1
8.5 21.6
8 21.1
19 28.6
18 28.1
17 27.6
16 27.1
40 35.0
38 34.6
36 34.1
34 33.6
32 33.1
dB
1 3.0
2.125 9.5
4.5 16.1
9.5 22.6
20 29.0
42 35.5
增益
0.5 -3.0
1.0625 3.5
2.25 10.0
4.75 16.5
10 23.0
21 29.4
44 35.9
dB
0.53125 -2.5
1.125 4.0
2.375 10.5
5 17.0
10.5 23.4
22 29.8
46 36.3
增益
0.265625 -8.5
0.5625 -2.0
1.1875 4.5
2.5 11.0
5.25 17.4
11 23.8
23 30.2
48 36.6
dB
1h
0.28125 -8.0
0.59375 -1.5
1.25 4.9
2.625 11.4
5.5 17.8
11.5 24.2
24 30.6
50 37.0
增益
2h
0.296875 -7.5
0.625 -1.1
1.3125 5.4
2.75 11.8
5.75 18.2
12 24.6
25 31.0
52 37.3
dB
3h
0.3125 -7.1
0.65625 -0.7
1.375 5.8
2.875 12.2
6 18.6
12.5 24.9
26 31.3
54 37.6
增益
4h
0.328125 -6.7
0.6875 -0.3
1.4375 6.2
3 12.5
6.25 18.9
13 25.3
27 31.6
56 38.0
dB
5h
0.34375 -6.3
0.71875 0.1
1.5 6.5
3.125 12.9
6.5 19.3
13.5 25.6
28 31.9
58 38.3
增益
6h
0.359375 -5.9
0.75 0.5
1.5625 6.9
3.25 13.2
6.75 19.6
14 25.9
29 32.2
60 38.6
dB
7h
0.375 -5.5
0.78125 0.9
1.625 7.2
3.375 13.6
7 19.9
14.5 26.2
30 32.5
62 38.8
增益
8h
0.390625 -5.2
0.8125 1.2
1.6875 7.5
3.5 13.9
7.25 20.2
15 26.5
31 32.8
dB
9h
0.40625 -4.8
0.84375 1.5
1.75 7.9
3.625 14.2
7.5 20.5
15.5 26.8
增益
AH
0.421875 -4.5
0.875 1.8
1.8125 8.2
3.75 14.5
7.75 20.8
dB
BH
0.4375 -4.2
0.90625 2.1
1.875 8.5
3.875 14.8
增益
CH
0.453125 -3.9
0.9375 2.4
1.9375 8.7
-
DH
0.46875 -3.6
0.96875 2.7
0
EH
0.484375 -3.3
0h
Fh
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IRIS_CALC_NR[3:0](PID 控制器积分器误差累积上限)
地址
D15
D14
初始值
02h
D13
D12
D11
D10
D9
0
D8
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
IRIS_CALC_NR[3:0]
积分器产生的误差累积上限,当这个寄存器位被设置,即打开上限 ,积分器产生的累积误差会被
减少,然而,积分算法作用也会被削弱。一般情况下,设置IRIS_CALC_NR[3:0] = 0.
设置值
误差累积上限
0
不使能
114
± 1/2 (15-n) LSB
15
± 1 LSB
IRIS_ROUND[3:0](PID 控制器微分器误差累积上限)
地址
D15
D14
初始值
02h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
IRIS_ROUND[3:0]
微分器产生的噪声的响应上限,当这个寄存器被设置,微分器工作产生的噪声的幅度会被衰减,
相应的,微分算法作用会被减弱。
设置值
误差累积上限
0
不使能
114
± 1/2 (15-n) LSB
15
± 1 LSB
如下图,若寄存器位设为最大值,信号输入小于±1 LSB会被忽略。
输出
-1 LSB
1LSB
输入
PID_ZERO[3:0](PID 控制器零点)
地址
D15
D14
初始值
02h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
PID_ZERO[3:0]
设置PID控制器零点。
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MS41968
PID_POLE[3:0](PID 控制器极点)
地址
D15
D14
初始值
02h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
PID_POLE[3:0]
设置PID控制器极点。
设置值
零点
设置值
极点
0
10Hz/10Hz
0
710Hz
1
15Hz/15Hz
1
790Hz
2
20Hz/20Hz
2
870Hz
3
25Hz/25Hz
3
950Hz
4
30Hz/30Hz
4
1040Hz
5
35Hz/30Hz
5
1120Hz
6
35Hz/35Hz
6
1200Hz
7
40Hz/35Hz
7
1280Hz
8
40Hz/40Hz
8
1370Hz
9
45Hz/45Hz
9
1450Hz
10
50Hz/50Hz
10
1530Hz
11
55Hz/55Hz
11
1620Hz
12
60Hz/60Hz
12
1700Hz
13
65Hz/65Hz
13
1790Hz
14
70Hz/70Hz
14
1870Hz
15
75Hz/75Hz
15
1960Hz
ARW[3:0](积分器位数)
地址
D15
D14
初始值
03h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
ARW[3:0]
设置积分器位数,影响着积分器的饱和恢复时间。
设置值
积分器位数
03
12bit
414
15-(设置值)bit
15
1bit
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MS41968
LMT_ENB(积分器停止)
地址
D15
初始值
03h
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
LMT_ENB
积分器算法停止工作使能与否,对PID输出的饱和时间有很大的影响。
设置值
积分器停止使能
0
不使能
1
使能
PID控制器特性以及零极点的影响如下所示。
-20dB/dec
20dB/dec
-20dB/dec
GD
(Digital
Gain)
GD
GD
Fz
Fz Fz’ Fp
Fp
Fz
90°
90°
90°
0°
0°
0°
-90°
Fz
-90°
Fp
Fz
Fz’ Fp
-90°
Fz
Fp Fp’
Fp Fp’
GD:DGAIN[6:0] FZ:PID_ZERO[3:0] FP:PID_POLE[3:0]
系统的极点位置主要影响系统幅度特性峰值的位置,系统的零点位置主要影响系统的幅度特性谷
值位置及下凹程度。积分器作用的强弱由零点位置决定,微分器作用的强弱由零极点位置共同作用。
零点位置越小,积分作用越强,积分作用使系统的稳定性下降。积分作用强时,系统会不稳定,但能
消除稳态误差。微分作用由零极点共同作用,可以改善动态特性。微分作用偏大时,超调量较大,调
节时间较短。微分作用偏小时,超调量也较大,调节时间较长。只有设置参数合理时,才能使超调量
较小,减短调节时间。增益加大,使系统动作灵敏,速度加快,稳态误差减少。增益偏大,振荡次数
加多,超调时间加长。增益太大时,系统会趋于不稳定。增益太小时,又会使系统的动作缓慢。
一般情况下,对参数的选择通常采用实验凑试法,整体步骤为“先比例,再积分,最后微分”。
(1)整定增益控制:将增益控制作用由小变到大,观察各次响应,直到得到响应快、超调小的响应曲
线。(2)整定积分环节:将步骤(1)中选择的比例系数减小到原来的50%80%,再调节零点使积分作用由
小到大,反复试凑得到较满意的响应,确定比例和积分的相关参数。(3)若经过上述两个步骤,动态过
程不能令人满意,则将极点设置由小到大,同时相应地改变比例和零点,反复试凑得到满意的控制效
果和相关参数。
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PWM_FLT_OFF(PID 后置滤波器使能)
03h
地址
初始值
D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9
D8
D7
D6
0
D5
D4
PWM_
FLT_OFF
D3
D2
D1
D0
设置PID后置滤波器是否使能。
滤波器功能是为了去除滤波过程中产生的噪声,所以一般情况下设置PWM_FLT_OFF = 1。
如果相位裕度在闭环的频率条件下不够大,有振铃的情况下,可以设置PWM_FLT_OFF = 1 来提高其相
位裕度,阻止振铃产生。
设置值
0
1
PID 后置滤波器
使能
不使能
PWM_LPF_FC[2:0](PID 后置滤波器截止频率)
地址
初始值
03h
D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9
D8
D7
D6
PWM_LPF_FC[2:0]
0
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D2
D1
D0
设置PID后置滤波器截止频率。
较低的截止频率滤波作用更强,能达到低噪声的效果。
通常情况下,设置PWM_LPF_FC[2:0] = 0。
如果相位裕度在闭环的频率条件下不够大,有振铃的情况下,可以提高其截止频率。
设置值
截止频率
0
900Hz
1
1300Hz
2
1600Hz
3
2000Hz
4
2600Hz
5
3200Hz
6
4000Hz
7
禁止
PWM_IRIS[2:0](输出 PWM 频率设置)
地址
初始值
03h
D15
D14 D13 D12 D11 D10 D9
D8
D7
PWM_IRIS[2:0]
D6
0
D5
D4
D3
设置光圈模块输出PWM波的频率。
设置值
PWM 频率(kHz)
0
26
1
31.25
2
62.5
3
93.75
4
125
5
150
6
187.5
7
210
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MS41968
DT_ADJ_IRIS[1:0](死区时间设置)
地址
D15
D14
初始值
03h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D4
D3
D2
D1
D0
DT_ADJ_
IRIS[1:0]
设置死区时间矫正总额。
设置值
死区时间矫正总额
0
标准矫正
1
标准矫正-1
2
标准矫正-2
3
不矫正
TGT_LPF_FC[3:0](光圈目标值低通滤波器截止频率)
地址
D15
D14
初始值
05h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
TGT_LPF_FC[3:0]
光圈的位置信息进入PID系统前的低通滤波器的截止频率设置。
较低的截止频率会使目标值改变较慢,但会消除音频误差。
一般情况下,截止频率应该低于VD信号的频率,使没有改变的步数出现。但是可能会有一定的延时。
设置值
截止频率
设置值
截止频率
0
325Hz
7
80Hz
1
650Hz
8
100Hz
2
1300Hz
9
125Hz
3
2600Hz
10
160Hz
4
40Hz
11
200Hz
5
50Hz
12
250Hz
6
63Hz
-
-
TGT_FLT_OFF(光圈目标值低通滤波器使能/不使能)
地址
D15
D14
初始值
05h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3 D2
D1
D0
TGT_
FLT_OFF
设置光圈的位置信息进入PID系统前的低通滤波器是否使能。
设置值
光圈目标值滤波器
0
使能
1
不使能
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MS41968
PID_INV(PID 控制器极性)
地址
D15
D14
初始值
05h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D3
D2
D1
D0
D4
D3
D2
D1
D0
D4
D3
D2
D1
D0
PID_INV
设置PID控制器极性
设置值
PID 控制器极性
0
不取反
1
取反
START1[9:0](脉冲 1 开始位置)
地址
D15
D14
初始值
06h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
START1[9:0]
WIDTH1[11:0](脉冲 1 脉宽)
地址
D15
D14
初始值
07h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
WIDTH1[11:0]
P1EN(脉冲 1 输出)
地址
D15
D14
初始值
07h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
P1EN
START[9:0],WIDTH[11:0]和P1EN设置给闪光灯的脉冲输出(脉冲1)。
START1[9:0]设置脉冲1的开始时间。从视频场同步信号 (VD_IS) 的上升沿开始计算,直到达到了设
置时间。
WIDTH1[11:0]设置脉冲1的脉宽。从开始时间结束时同步开始计数,直到达到了设置时间。
P1EN控制脉冲1的输出。
START1[9:0],WIDTH1[11:0]和P1EN中的任一一个寄存器为“0”时,脉冲不输出。
VD_IS
脉冲 1
START1[9:0]
WIDTH1[11:0]
设置值
截止频率
设置值
截止频率
0
0
0
0
1
20.1μs
1
1.19μs
n
n×(68/3.375) μs
n
n×(4/3.375) μs
1023
20.56 ms
4095
4.87 ms
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START2[9:0](脉冲 2 开始位置)
地址
D15
D14
初始值
08h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
START2[9:0]
D3
D2
D1
D0
D3
D2
D1
WIDTH2[5:0]
D0
WIDTH2[5:0](脉冲 2 脉宽)
地址
D15
D14
初始值
09h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
P2EN(脉冲 2 输出)
地址
D15
P2EN
D14
初始值
09h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
START2[9:0]、WIDTH2[5:0]和P2EN设置给光圈用来完全关断的脉冲输出(脉冲2)。
注:PID工作时不能有脉冲2。
START2[9:0]设置脉冲2的开始时间。从视频场同步信号 (VD_IS) 的上升沿开始计算,直到达到了设
置时间。
WIDTH2[5:0]设置脉冲2的脉宽。这个设置在开始时间计数结束后开始执行,出现上升沿。经过了
计数值个VD_IS的上升沿个数后,在VD_IS的下降沿结束。
P2EN控制脉冲2的输出。
START2[9:0]、WIDTH2[5:0]和P2EN中的任一一个寄存器为“0”时,脉冲不输出。同时,计数时,
START2和WIDTH2不更新。
VD_IS
脉冲 2
START2[9:0]
条件:WIDTH2[5:0] = 3
WIDTH2[5:0]
设置值
截止频率
设置值
截止频率
0
0
0
0
1
20.1μs
1
VD_IS 1 计数
n
n × (68/3.375) μs
63
VD_IS 63 计数
1023
20.56 ms
n
VD_IS n 计数
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TGT_IN_TEST[9:0](光圈模块输出占空比直接设置)
地址
D15
D14
初始值
0Ah
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
TGT_IN_TEST[9:0]
光圈模块输出驱动信号的占空比能被直接控制。DUTY_TEST必须为“1”才能使算法使能。
TGT_IN_TEST[9]设置光圈输出模块的转动方向。TGT_IN_TEST[8:0]设置光圈输出模块的驱动占空比。
计算占空比的方法
驱动信号占空比与 PWM_IRIS[2:0] 的设置值有关。
a 的计算方法是 a = {TGT_IN_TEST[8:1], 2’b00, TGT_IN_TEST[0]} (11位2进制数)
b 如上面的表格所示和PWM_IRIS[2:0]有关
占空比由计算a/b得到。如果a/b>1,占空比是100%。
举例说明:当TGT_IN_TEST[8:0] = 80h,PWM_IRIS[2:0] = 2,
a = {40h, 2’b00, 1’b0} = 200h
a/b = 200h / 862 =0.59
驱动方向
PWM_IRIS[2:0]
b
电流方向
0
2046
OUTE2→OUTE1
1
1726
电流方向
2
862
OUTE1→OUTE2
3
574
4
430
TGT_IN_TEST[9]
0
1
TGT_IN_TEST[8:0]
驱动信号占空比
5
350
000h
0%
6
286
1FFh
100%
7
254
N
a/b
DUTY_TEST(光圈模块输出占空比使能)
地址
D15
D14
初始值
0Ah
D13
D12
D11
D10 D9
DUTY
_TEST
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
光圈驱动的占空比能被直接控制。当 DUTY_TEST 设置为“1”,这种算法使能有效。
设置值
算法使能
0
不使能
1
使能
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TGT_UPDATE[7:0](IR_STGT 更新延时)
地址
D15
D14
初始值
0Eh
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D1
D0
TGT_UPDATE[7:0]
TGT_UPDATE[7:0]调整IRS_TGT[9:0]的更新时间。
IRS_TGT[9:0]如下图所示在VD_IS的上升沿后更新。
VD_IS
IRS_TGT[9:0]
TGT_UPDATE[7:0]
设置值
更新延时
0
0
1
80μs
n
n × (270/3.375)μs
255
20.4ms
AVE_SPEED[4:0](光圈目标值移动平均速度)
地址
D15
D14
初始值
0Eh
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
AVE_SPEED[4:0]
AVE_SPEED[4:0]设置光圈目标值移动平均每一步的时间
设置值
更新延时
0
2μs
1
152μs
n
(n×512 + 1)/3.375μs
31
4.703 ms
调整时间
IRS_TGTn
IRS_TGTn-1
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举例说明:
设置AVE_SPEED[4:0]使得数据更新的速度和VD信号的周期基本相同。
如果VD = 60Hz,那么在8步调节的情况下,每一步的时间即 1 / (60Hz) / 8 = 2.08ms
参考表格,根据AVE_SPEED[4:0]的值,每一步的时间可设置为2.12ms,所以光圈每隔17.0ms改变一次。
Iris Target Set
Iris Target Set
Iris
VD Signal
(a)
(b)
3.3 光圈控制霍尔传感器
模块框图
3V
AVDD3
CREFIN
0.1μF
+
VREF
+
OP4OUT
V+
H-
霍尔
传感器
霍尔
传感器
驱动电路
-
100pF
-
H+
OP3INP
0.1μF
OP4INN
V-
+
-
HALL_GAIN[3:0]
AAF_FC
OP3OUT
8bit DAC
HALL_OFFSET_DAC[7:0]
SENS
REF
电流调整
HALL_BIAS_DAC[7:0]
+
10bit ADC
-
ADTESTIN
SCK
光圈
马达
SIN
光
圈
驱
动
逻辑
(PID)
SOUT
CS
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HALL_BIAS_DAC[7:0](霍尔信号偏置电流)
地址
初始值
04h
D15
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
D7
D6
0
D5
D4
D3
D2
HALL_BIAS_DAC[7:0]
D1
D0
D1
D0
霍尔信号的驱动电流设置。值主要取决于REF端口的外接电阻。
SENS端口的驱动电流可以由下式进行计算:
ISENS = REF端口电压 / RREF×(设置值 / 8)
REF端口电压 = 1.22V(典型值)
HALL_OFFSET_DAC[7:0](霍尔信号偏压)
地址
04h
D15
D14
D13 D12 D11 D10
HALL_OFFSET_DAC[7:0]
初始值
D9
D8
D7
D6
0
D5
D4
D3
D2
霍尔输出放大器的补偿值设置。
设置值
补偿总额
0255
VDDA / 256 ×(设置值 -128)
偏置电流和偏压调整的方法如下:
1. 霍尔信号偏置电流设置。
2. 一旦失调电压被设置为 0(设置值为:80h),输出 OP3OUT 被调整(反馈到 10bit ADC)。
a ) 调整霍尔增益 (HALL_GAIN[3:0]) ,使得 OP3OUT 的输出在光圈完全打开和完全关断的范围内,接近
于目标值范围。
举例说明:当目标值 VDDD = 3.0V,完全打开 = 0.2V,完全关闭 = 2.8V;
调整霍尔增益(HALL_GAIN[3:0]),使得 OP3OUT 端口的输出范围接近于:2.8V - 0.2V = 2.6V。
b) 调整偏置电流,使得输出范围接近于目标值范围。
c) 调整失调电压,使得 OP3OUT 的输出接近于目标值范围。
b 和 c 能分别执行。
HALL_GAIN[3:0](霍尔信号增益)
地址
05h
D15
D14
D13
D12
D11
初始值
D10 D9
D8
HALL_GAIN[3:0]
D7
D6
0
D5
D4
D3
D2
D1
D0
霍尔输出放大器的增益设置如下:
设置值
增益
设置值
增益
0
21.9
8
58.0
1
26.4
9
62.6
2
31.0
10
67.1
3
35.5
11
71.7
4
40.1
12
76.3
5
44.6
13
80.8
6
49.2
14
85.4
7
53.7
15
89.9
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AAF_FC(霍尔信号截止频率)
地址
D15
D14
初始值
05h
D13
D12
D11 D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
AAF_FC
霍尔放大器的截止频率如下:
设置值
截止频率 (kHz)
0
6.85
1
20.0
OCPIris_dly[1:0] (光圈模块过流判定阈值)
地址
D15
D14
初始值
0Bh
D13
D12
D11
D10
D9
D8
2
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
OCPIris_dly[1:0]
设置值
过流事件判定时长(μs)
0
关闭过流检测
1
3
2(初始值)
5
3
7
OCP1 / 2 / 3/ 4/ 5_dly 配置情况与此相同
PDWNB(光圈模块使能)
地址
D15
D14
初始值
0Bh
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
PDWNB
PDWNB 设置整个光圈控制电路的使能
设置值
光圈控制
0
不使能
1
使能
ASWMODE[1:0](ADTESTIN 引脚连接选择)
地址
D15
D14
初始值
0Bh
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2 D1
D0
ASWMODE[1:0]
ASWMODE[1:0]设置光圈 ADC 的测试模式。
设置值
光圈 ADC 模式
0
正常模式
1
正常模式
2
测试模式
3
通过设置 ASWMODE[1:0] = 2,开环频率响应能被测试。更多细节看下一页。
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ADC_TEST(ADC 测试模式选择)
地址
D15
D14
初始值
0Bh
D13
D12
D11
D10 D9 D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
ADC_TEST
ADC_TEST 用来选择 ADC 的功能测试。
不要设置 ADC_TEST = 1。
设置值
算法
0
正常情况
1
光圈 ADC 功能测试
测试开环频率响应的方法
3V
AVDD3
CREFIN
0.1μF
+
VREF
+
OP4OUT
V+
H-
霍尔
传感器
驱动电路
-
100pF
-
H+
霍尔
传感器
OP3INP
0.1μF
OP4INN
V-
+
-
HALL_GAIN[3:0]
AAF_FC
OP3OUT
8bit DAC
HALL_OFFSET_DAC[7:0]
SENS
REF
电流调整
HALL_BIAS_DAC[7:0]
FRA
+
10bit ADC
-
ADTESTIN
SCK
光圈
马达
SIN
光
圈
驱
动
逻辑
(PID)
SOUT
CS
FRA:频率响应分析仪
1)设置 ASWMODE[1:0] = 2
2)在OP3OUT和ADTESTIN之间,连接FRA
3)设置PID参数
4)测试开环频率响应
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PID_CLIP[3:0](PID 最大占空比设置)
地址
D15
初始值
0Bh
D14 D13 D12
PID_CLIP[3:0]
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D5
D4
IRSAD[9:0]
D3
D2
D1
D0
PID_CLIP[3:0]设置光圈PWM驱动器的最大占空比。
设置值
最大占空比
0
100%
1
93.75%
n
(100 - n × 6.25)%
15
6.25%
IRSAD[9:0](ADC值输出)
地址
D15
D14
初始值
0Ch
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
IRSAD[9:0]是一个只读寄存器,用来接收光圈ADC的输出。
只能在VD_IS为低电平时,使用这个寄存器。
(IC在VD_IS = “H”时更新数据,如果在VD_IS = “H”时使用,读取的数据不正确。)
VD_IS
光圈ADC输出:数据在VD_IS下降沿固定
4. 步进电机细分步进驱动
4.1 模块框图
步进电机
峰值脉冲宽度设置
8位(SIF)
占空比控制
驱动器A
占空比控制
驱动器B
M
峰值脉冲宽度设置
8位(SIF)
相位值设置(SIF)
这个模块是一个用于聚焦和放大的步进电机驱动。下面的一些设置可以用来执行一系列的控制。
(下面是对 α 电机:驱动器 A/B 的描述。驱动器 C/D,E/F,G/H,I/J 和 α 电机执行一样的算法)。
其中,驱动器 I/J 可由 20h 的 DC_EN 复用为 2 路直流电机通道。
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主要的设置参数:
1)微步进分频数 MICROAB[1:0]:微步数能设置成 64、128 和 256 微步进模式。
2)相位矫正 PHMODAB[5:0]:驱动器 A 和驱动器 B 的相位差目标在 90°;可以做-22.5°到 +21.8°的相位
修正。
3)起始点激励延时 DT2A[7:0]:更新数据时间设置。
4)幅度设置 PPWA[7:0],PPWB[7:0]:独立设置驱动器 A/B 的负载驱动电流。
5)步进数设置 PSUMAB[11:0]:步进电机步进数。
6)步进周期 INTCTAB[15:0]:电机旋转速度设置;电机旋转速度与正弦波的的微步进模式无关。
7)PWM 频率 PWMMODEAB[4:0],PWMRESAB[1:0]:驱动器输出的 PWM 波频率设置
8)观察项 FZTEST_1[4:0]:设置 PLS1 的输出项。
9)过流。
10)其他。
4.2 相关设置的建立时刻
建立时刻和相关时间如下所示。
VD
起始点等待时间
起始点激励等待时间
PSUMAB ≠0
PSUMAB = 0
数据
在一个VD时间段内转动完成
转动次数总额超过1个VD周期
旋转
旋转
旋转
旋转
旋转
停止
停止
旋转
超出被取消的部分
地址 27h 到 2Bh,2Ch 到 30h,31h 到 35h,36h 到 3Ah 的设置同 22h 到 26h 的设置相同,所以
27h 到 3Ah 的描述省略。如果相关寄存器被刷新,则每一个 VD 周期来到时,会实现一次设置的加载
刷新。当同样的设置被执行超过 2 个 VD 脉冲时,没有必要在每个 VD 脉冲都写入寄存器数据。
DT1[7:0](起始点等待时间,地址 20h)
更新数据时间设置。5 个步进通道共用设置。在系统硬件复位后(39 引脚 RSTB:低→高),开始
激励和驱动电机前(DT1 结束)这段时间内,必须设置此项。
由于这个设置在每次 VD 脉冲来到时更新,没有必要一定在起始点等待时间内写入。
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DT2A[7:0](起始点激励等待时间,地址 22h)
更新数据时间设置。复位后(39 引脚 RSTB:低→高),需要在开始激励和驱动电机前被设置执行
(DT1 结束)。
MICROAB[1:0](正弦波分频数,地址 22h)
设置正弦波的分频数。这个设置不改变转动次数和转动速度。
只有当转速达不到要求时,才需要设置此项。复位后(39 引脚 RSTB:低→高),设置有效。
PHMODAB[5:0](相位矫正,地址 22h)
通过矫正线圈 A 和 B 的相位差,驱动器产生的噪声会减少。合适的相位矫正必须依据于电机的旋
转方向和速度,此设置需要随着旋转方向 (CCWCWAB) 或者旋转速度 (INTCTABA) 的变化而改变。
PPWA[7:0], PPWB[7:0](峰值脉冲宽度,地址 23h)
设置 PWM 最大占空比。设置需要在开始激励和驱动电机前被设置执行(DT1 结束)。
PSUMAB[11:0](步进电机步进数,地址 24h)
1 个 VD 的时间间隔内的电机的转动次数设置。
每次 VD 脉冲输入时,电机转动所设置的次数。因此,设置次数为“0”是可以停止电机的转动。
当设置的转动次数总额超过了 1 个 VD 脉冲的时间,超出部分会被取消。
CCWCWAB(转动方向,地址 24h)
电机转动方向设置。只要在选择转动方向前设置即可。
BRAKEAB(电机刹车设置,地址 24h)
刹车时设置电流为 0。 由于执行此设置时,很难得到电机的最终位置,所以此设置一般用于立即
停止电机。
ENDISAB(电机工作使能/不使能,地址 24h)
设置电机工作使能。当设置为不使能时,电机引脚输出高阻态,电机正在转动时不要设置成不是
使能。
LEDA(LED 设置,地址 24h)
LED 开/关设置。在 CS 的下降沿被设置。可以认为和电机驱动无关,能实现开/关的独立设置。
INTCTAB[15:0](脉冲周期,地址 25h)
脉冲周期设置。转动速度决定于这个设置。
TESTEN2_1(电机通道测试输出使能,地址 26h)
PLS1 输出使能,需要配合 TESTEN1 使用。
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FZTEST_1[4:0](PLS1 引脚输出信号选择,地址 26h)
PLS1 引脚输出信号选择。
OCP1_dly[1:0](光圈模块过流判定时长,地址 26h)
过流事件判定时长设置,同 OCPIris_dly[1:0]。
PWMMODEAB[4:0], PWMRESAB[1:0](微步进输出 PWM 波频率,地址 26h)
设置微步进输出 PWM 波频率。需要在开始激励和驱动电机前设置执行(DT1 结束)。
4.3 步进电机微步驱动时,如何调整寄存器值
为了控制镜头,需要在每个 VD 都要求设置电机转动次数和转动速度。相关设置的转动次数和速
度的寄存器为:
INTCTxx[15:0]:设置每一步的时间(相应的,即转动速度)
PSUMxx[11:0]:每个 VD 时段内转动总步数
当在连续的 VD 时段内持续驱动电机,需要设置持续转动时间以适应 VD 周期。
以下是电机转动时,计算 INTCTxx[15:0]和 PSUMxx[11:0]的方法:
1) 计算 INTCTxx[15:0](决定电机转动速度)
INTCTxx[15:0] × 768 = OSCIN 频率 / 转动频率
2) 由 INCTxx[15:0]计算 PSUMxx[11:0]。不能单单看 PSUMxx[11:0]的值。
下面的等式成立时,持续转动时间和 VD 时间相同,电机实现均匀转动
INTCTxx[15:0] × PSUMxx[11:0] × 24 = OSCIN 频率 / VD 频率
3)
PSUMxx[11:0]设置完成后,由上式重新计算 INTCTxx[15:0]
举例说明,OSCIN 频率 = 27MHz,VD 频率 = 60Hz
计算 PSUMxx[11:0]和 INTCTxx[15:0],使电机在 800pps(1-2 相位)转动
800pps = 100Hz,所以
INTCTxx[15:0] = 27MHz / (100Hz × 768) =352
相应的
PSUMxx[11:0] = 1/(60Hz)× 27MHz/ (352 × 24) = 53
重新计算 INTCTxx[15:0]得:
INTCTxx[15:0] = 1/(60Hz)× 27MHz/ (53 × 24) = 354
可以通过查看第 46 页和第 47 页来查看更多细节。
如果上述 2)中等式左边比右侧小,那么转动时间比 VD 周期小且会引起不连续的转动。反之,超
过 VD 周期的转动会被取消。
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4.4 寄存器细节描述
DT1[7:0](起始点等待时间)
地址
D15
D14
初始值
20h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0Ah
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
DT1[7:0]
DT1[7:0]设置数据写入系统的延时时间(起始点等待时间)。
电机可以精确地在起始点等待时间从“1”到“0”翻转后被激活。起始点等待时间从视频同步信
号(VD_FZ)的上升沿开始计算。
由于起始点延时时间是主要是用来等待串行数据的写入。应该设置寄存器值大于“0”,如果是
“0”的话,相应的数据不能更新。
参考第 19 页 VD_FZ 和起始点等待时间的关系。
DT1
起始点等待
0
禁止
1
18.96μs
255
4.83ms
n
n × 512/27MHz
MICROAB[1:0](α 电机正弦波分频数)
地址
D15
D14
初始值
22h
D13 D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D4
D3
D2
D1
D0
MICROAB[1:0]
MICROAB[]1:0]设置 α 电机的正弦波分频数。
64 分频的波形如第 48 页所示。
MICROAB[1:0]
分频数
00
256
01
256
10
128
11
64
DT2A[7:0](起始点激励等待时间 α 电机)
地址
D15
D14
初始值
22h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
03h
D7
D6
D5
DT2A[7:0]
DT2A[7:0]设置 α 电机开始转动前的等待延迟时间。
电机在起始点激励等待时间从“1”到“0”翻转后开始转动。起始点激励等待时间是在起始点等
待时间结束时刻开始计算。
这个信号是 AB 通道的单独延迟。应该设置寄存器值大于“0”,如果是“0”的话,相应的数据
不能更新。
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参考第 19 页 VD_FZ 和起始点激励等待时间的关系。
DT1
起始点激励等待
0
禁止
1
18.96μs
255
4.83ms
n
n × 512/27MHz
PHMODAB[5:0](相位矫正 α 电机)
地址
D15
D14
初始值
22h
D13
D12
D11 D10 D9
PHMODAB[5:0]
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
α 电机电流的相位差由 PHMODAB[5:0]设置。默认为 90°,设置 1 个单位为 0.7°同时数据可以取
正反偏差。
PHMODAB
相位矫正数
000000
± 0°
000001
+ 0.7°
011111
+ 21.80°
100000
- 22.50°
111111
- 0.7°
减幅单位
360°/512 = 0.70°
+矫正
-矫正
90°
B相位
A相位
步进电机线圈之间的相位差一般为 90°。但是,因为电机的不同或者工艺偏差,相位差也会偏移
出 90°。因此,即使驱动波形电流的相位差 90°,但是电机本身不是相差 90°,也会产生转矩纹
波,噪声还是存在的。
这个设置主要是减少由于电机变化时产生的转矩纹波。
PPWA[7:0](驱动器 A 峰值脉冲宽度)
PPWB[7:0](驱动器 B 峰值脉冲宽度)
地址
D15
D14
初始值
23h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0,0
D7
D6
PPWB[7:0]
D5
D4
D3
D2
D1
D0
PPWA[7:0]
PPWA[7:0]到 PPWD[7:0]设置 PWM 波的最大占空比,决定了驱动器 A 到 D 输出电流峰值的位置。
最大占空比由下式进行计算:
驱动器 X 最大占空比 = PPWx/ (PWMMODE × 8)
当 PPWx = 0,线圈电流为 0。
举例, 当 PPWA[7:0] = 200,PWMMODE[4:0] = 28,最大占空比为:200 / (28 × 8)= 0.89。
根据 PWMMODE 和 PPWx 的值,最大占空比可能超过 100%。
当然 PWM 中占空比不可能超过 100% ,正弦波峰值点会被削去如下图所示。
举例说明,当 PWMMODE = 10,PPWx = 96,最大占空比 = 90/(10 × 8)= 120%。
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目标电流的波形如下显示:
占空比 = 120%
占空比 = 100%
PSUMAB[11:0](α 电机步进数)
地址
D15
D14
初始值
24h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
PSUMAB[11:0]
PSUMAB[11:0]设置 α 电机的总步数。
如果要停止电机转动,设置 PSUMXX[11:0]=0。
总步数
寄存器值
64 细分模式
128 细分模式
256 细分模式
0
0
0
0
1
2
4
8
255
510
1020
2040
n
2n
4n
8n
只要 PWM 波最大占空比设置不为“0”,当 PSUMxx[11:0]=0 时,电机都可以保持在释放状态。
一个实例来看此设定的意义:
当 PSUMAB[11:0]=8 被设定,在 64 细分模式下运行 16 步,即 16/64=1/4 个正弦波周期。同理,在
128 与 256 细分模式下,同样是 1/4 个正弦波周期。
LED驱动
LEDA(LED A 设置)
地址
D15
D14
初始值
24h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
LEDA
LEDA 设置 LED A 的输出使能。
设置值
LED 输出
0
关
1
开
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CCWCWAB(α 电机转动方向)
地址
D15
初始值
24h
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D3
D2
D1
D0
CCWCWAB
CCWCWAB 设置 α 电机的转动方向。
方向定义:
设置值
电机转动方向
0
正向
1
反向
BRAKEAB(α 电机刹车状态)
地址
D15
初始值
24h
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
BRAKEAB
BRAKEAB 和 BRAKECD 分别设置 α 电机和 β 电机的刹车模式。
设置值
α 电机刹车
0
正常状态
1
刹车状态
刹车状态下,H 桥上臂桥两个 PMOS 管全部打开。在正常操作时,不能使用刹车模式,在紧急关
断时才能使用。推荐在反常的状态下使用。
ENDISAB(α 电机使能/不使能)
地址
D15
初始值
24h
D14
D13
D12 D11 D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
ENDISAB
ENDISAB 设置 α 电机的输出控制。
当 ENDISxx = 0 时,输出高阻态。然而,内部的激励位置计数器在 ENDISxx = 0 仍然保持计数。因
此,当在正常状态下想要停止电机,设置 PSUMxx[11:0] = 0,而不是设置 ENDISxx = 0。
设置值
电机输出状态
0
输出关闭(高阻态)
1
输出打开
INTCTAB[15:0](α 电机 1 个步进周期)
地址
D15
D14
初始值
25h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
80h
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
INTCTAB[15:0]
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INTCTAB[15:0]设置 α 电机的一个步进的周期。
I
总步数
寄存器值
64 细分模式
128 细分模式
256 细分模式
0
0
0
0
1
444ns
222ns
111ns
n
12n/27MHz
6n/27MHz
3n/27MHz
当 INTCTAB[15:0]=0,只要 PWM 最大占空比不为 0,电机就保持在释放状态。
举例说明:
当 INTCTAB[15:0]=400 时,64 细分下每步周期
12×400/27MHz=0.178ms
因此,每个正弦波周期为 11.4ms(87.9Hz);同样计算,128 细分与 256 细分下也为 11.4ms。
步进电机驱动(64 细分微步进电流曲线)
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5. 测试信号
TESTEN1(Test 设置 1)
地址
D15
初始值
0Bh
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5 D4
D3
D2
D1
D0
D3
D2
D1
D0
D3
D2
D1
D0
TESTEN1
TESTEN2(Test 设置 2)
地址
D15
初始值
26h
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5 D4
TESTEN2
FZTEST[4:0](测试信号输出设置)
地址
D15
初始值
26h
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5 D4
FZTEST[4:0]
FZTEST_X[4:0]选择由 PLSX 输出的测试信号。
TESTEN1 和 TESTEN2 需要被设置成“1”以允许测试信号输出。
下面的表格是具体设置时输出的设置信号。
一个周期
设置值
描述
PLS1
0
/
默认状态
1
起始点等待时间
起始点等待时间的“H”桥输出
2
起始点激励等待时间 A
起始点激励等待时间的“H”桥输出
3
ENDISAB
ENDISxx 设置
4
CCWCWAB
CCWCWxx 设置
5
监测输出脉冲 A
电机转动时,64 细分速度下的“H”/“L”变化
6
PWM 周期监测
电机输出的 PWM 的周期信号
7
A 通道完整的脉冲输出
电机转动时“H”桥的输出
9
ADC 系统时钟
监测 ADC 工作状态(仅可通过 PLS_1 和 PLS_2 输出)
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相关波形描述如下:
起始点等待时间
VD_IS
PLSX
时间长短由DT1决定
起始点激励等待时间
VD_IS
PLSX
起始点等待时间
时间由DT2x决定
ENDIXxx
寄存器设置
ENDIXxx
PLSX
CCWCWxx
寄存器设置
CCWCWxx
PLSX
脉冲输出监控
电机电流
目标值
(64-step)
PLSX
128细分和256细分,分别为每2步改变一次和每4步改变一次
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PWM周期监控
PWM输出
(OUTxx端口)
PLSX
4个PWM周期
完整脉冲输出
电机电流
PLS1/2
TEST
TEST
PLS1
ADC监控
ADC_CLK
ADC_SYN_CLK
PLS1
PLS2
OCP1_dly[1:0] (光圈模块过流判定阈值)
地址
D15
D14
初始值
26h
D13
D12
D11
D10
D9
D8
2
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
OCP1_dly[1:0]
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设置值
过流事件判定时长(μs)
0
关闭过流检测
1
3
2(初始值)
5
3
7
PWMMODEAB[4:0](微步进输出 PWM 频率)
地址
D15
D14
初始值
26h
D13
D12
D11
D10
D9
0
D8
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
PWMMODE[4:0]
D0
D3
D0
PWMRESAB[1:0](微步进输出 PWM 分辨率)
地址
D15
D14
初始值
26h
D13
D12
D11
D10
D9
0
D8
D7
D6
D5 D4
PWMRES[1:0]
D2
D1
PWMMODEAB[4:0]通过设置系统时钟 OSCIN 的分频数来设置微步进输出 PWM 的频率。
PWMMODEAB[4:0]能在 131 的范围内设置,PWM 频率在 PWMMODEAB = 0 和 PWMMODAB = 1 时
候的取值是一样的。
PWMRESAB[1:0]设置由 PWMMODEAB[4:0]决定的频率的分频数。
PWM 频率由下面的式子进行计算:
PWM 频率 = OSCIN 频率 / ((PWMMODEAB × 23) × 2PWMRESAB)
OSCIN = 27MHz 时,PWM 的频率如下表
PWMMODEAB
PWMRESAB
0
1
2
1
3375.0
1687.5
843.8
2
1687.5
843.8
3
1125.0
4
PWMMODEAB
PWMRESAB
0
1
2
17
198.5
99.3
49.6
421.9
18
187.5
93.8
46.9
526.5
281.3
19
177.6
88.8
44.4
843.8
421.9
210.9
20
168.8
84.4
42.2
5
675.0
337.5
168.8
21
160.7
80.4
40.2
6
526.5
281.3
140.6
22
153.4
76.7
38.4
7
482.1
241.1
120.5
23
146.7
73.4
36.7
8
421.9
210.9
105.5
24
140.6
70.3
35.2
9
375.0
187.5
93.8
25
135.0
67.5
33.8
10
337.5
168.8
84.4
26
129.8
64.9
32.5
11
306.8
153.4
76.7
27
125.0
62.5
31.3
12
281.3
140.6
70.3
28
120.5
60.3
30.1
13
259.6
129.8
64.9
29
116.4
58.2
29.1
14
241.1
120.5
60.3
30
112.5
56.3
28.1
15
225.0
112.5
56.3
31
108.9
54.4
27.2
16
210.9
105.5
52.7
(kHz)
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DC_EN I/J(驱动器复用为直流通道使能)
地址
D15
初始值
20h
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
DC_EN
在 DC_EN 开启后,3Bh 和 3Ch 分别可以控制直流通道 A 和 B。由于设置项相同,以下仅对 A 通道进行
说明。
DC_CTL_A (直流电机 A 的驱动状态控制)
地址
D15
初始值
3Bh
D14
D13 D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
DC_CTL_A[1:0]
可由 20h 的 DC_EX_EN 切换为外部管脚 INxA 和 INxB 控制,此设置对 2 路直流电机同时生效。
DC_EX_EN (直流电机驱动状态外部控制使能)
地址
D15
初始值
20h
D14
D13 D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D2
D1
D0
D2
D1
D0
DC_EX
_EN
D11/INxA
D10/INxB
驱动状态
0
0
HiZ(初始态)
0
1
正转
1
0
反转
1
1
刹车
DCA_PWM_Freq[1:0] (直流电机 A 的 PWM 频率控制)
地址
D15
初始值
3Bh
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
D5
D4
D3
DCA_PWM_
Freq[1:0]
D1
D0
斩波频率
0
0
OSCIN / 128
0
1
OSCIN / 256
1
0
OSCIN / 512
1
1
OSCIN / 1024
注:OSCIN 是提供给主逻辑的时钟频率。
DCA_PWM_Duty[6:0] (直流电机 A 的占空比控制)
地址
D15
D14
初始值
3Bh
D13
D12
D11
D10
D9
D8
40h
D7
D6
D5
D4
D3
DCA_PWM_Duty[6:0]
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MS41968
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
PWM 占空比
0
0
0
0
0
0
0
1/128 ×100%
0
0
0
0
0
0
1
2/128 ×100%
1
1
1
1
1
1
1
128/128 ×100%
错误指示寄存器
地址
D15
初始值
3Eh
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
0
D7
D6
TSD_
Clr
D5
D4
D3
D2
D1
D0
OCPIr OCP5 OCP4 OCP3 OCP2 OCP1
is_Clr _Clr
_Clr
_Clr
_Clr
_Clr
错误指示信号的锁存/清除。运行异常时(如电机中途停转),读取 0x3E,确定异常类型。排除异
常状态后,往对应的位置写 1,可清除锁存并恢复运行。
开始/结束时序
电源信号、RSTB 和 OSCIN 的开始/结束时序如下图所示:
电源
在电源输入后上升
5μs或者更多
RSTB
100ns或者更多
RSTB和OSCIN可能同时停止
OSCIN
在开始输入后输入CS
没有时钟信号输入到OSCIN端口时,IC不能打入任何数据
输入引脚的输入电容
输入引脚的电容值为 10pF 或者更小。
OSCIN 和 VD 信号的时刻
一旦 VD 信号(VD_FX 或者 VD_IS 输入)和 OSCIN 同步,那么 VD 信号和 OSCIN 信号对输入时刻没
有约束。
掉电模式
当 PDWNB = 0,掉电模式被设置。掉电模式下,光圈模拟部分的电路停止工作(电机驱动不受影
响)。当只有电机驱动在使用时,设置 PDWNB 为“0”可以减少功耗。
掉电模式下,相关引脚的操作如下:
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引脚
操作
相关输入引脚
接地
相关输出引脚
悬空
CREFIN
悬空
REF
悬空
6. 重置/保护电路
下图示出了 RSTB、UVLO、TSD 与其他电路之间的关系。
VMx
VDD5
VDDA
RSTB
UVLO
Driver
ABCD
Logic
PDWNB
Hall
AMP
Driver
Iris
TSD
Driver
LED
与上图对应的规范如下表:
通常
霍尔放大器
Disable
逻辑重置->Disable
逻辑重置->输出关断
过热保护电路(TSD)
×
×
输出关断
欠压锁定电路(UVLO)
×
逻辑重置->Disable
逻辑重置->输出关断
管脚 RSTB
Focus/Zoom 输出
Iris 输出
LED
7. 输入输出电平转换
为了满足前端处理器的逻辑信号,MS41968 内置了电平转换电路,设置 VIO (Pin12) 的电压等于接
口电压来实现电平匹配。
VIO=1.8V
SIN,CS,SCK等逻辑输入
GND
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VDDD=3.3V
电平
转换
内部逻辑处理器
GND
VIO=1.8V
VDDD=3.3V
GND
版本号:V0.8
电平
转换
PLS1,PLS2等逻辑输出
GND
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MS41968
典型应用图
Iris
ZOOM1
5V
M
ZOOM2
5V
5V
5V
1
22
0.1μF
VM12
OUT1A
OUT1B
PGND12
OUT2A
OUT2B
NC
VM34
OUT3A
OUT3B
PGND34
OUT4A
OUT4B
NC
LED1
LED2
LED3
LED4
OUTE1
VDD5
GND5
OUTE2
100pF
V+
0.1μF
H- 霍尔传感器
23 NC
PLS1
NC
PLS2
CREFIN
PLS3
VREF
H+
PLS4
OP4OUT
8.2kΩ
V-
0.01μF
PLS5
OP3INP
NC
OP4INN
CS
OP3OUT
SOUT
SENS
SIN
REF
SCK
ADTEST
3.3V
MS41968
VDDA
SPI
RSTB
3.3V
VDDD
NC
VIO
GNDA
1.8V到5V
NC
TEST
F=27MHz
88
GNDD
OSCIN
VDIS
NC
VD12
IN9A
VD34
IN9B
VD56
INAA
VD78
INAB
VD9A
44 NC
NC
67
VM56
OUT5B
OUT5A
OUT6A
PGND56
NC
OUT6B
VM78
OUT7B
OUT7A
OUT8A
PGND78
NC
OUT8B
VM9A
OUT9A
OUT9B
PGND9A
OUTAB
OUTAA
NC
NC
66
45
5V
IR-CUT1
5V
5V
IR-CUT2
FOCUS1
FOCUS2
注:VIO 给数字输入脚供电,输入逻辑电压不要超过 VIO。
VDDA 与 VDDD 需要接一起,可以接 2.7V5V 电源。另外,需要保证 VMxx 电压大于等于 VDDA 的
电压。
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MS41968
封装外形图
QFN88
符号
尺寸(毫米)
最小值
典型值
最大值
A
0.7
0.75
0.8
A1
0
0.02
0.05
A2
-
0.55
-
A3
b
0.203 REF
0.15
0.2
D
10 BSC
E
10 BSC
e
0.4 BSC
0.25
D2
5.5
5.6
5.7
E2
5.63
5.73
5.83
L
0.25
0.35
0.45
K
1.785 REF
K1
1.85 REF
aaa
0.1
ccc
0.1
eee
0.08
bbb
0.07
fff
0.1
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MS41968
包装与印章规范
1. 印章内容介绍
MS41968
XXXXXXX
产品型号:MS41968
生产批号:XXXXXXX
2. 印章规范要求
采用激光打印,整体居中且采用 Arial 字体。
3. 包装规范说明
型号
封装形式
只/盘
盘/盒
只/盒
盒/箱
只/箱
MS41968
QFN88
168
10
1680
4
6720
型号
封装形式
只/卷
卷/盒
只/盒
盒/箱
只/箱
MS41968
QFN88
2000
1
2000
8
16000
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MS41968
声明
◼
瑞盟保留说明书的更改权,恕不另行通知!客户在下单前应获取最新版本资料,并验证相关信息
是否完整。
◼
在使用瑞盟产品进行系统设计和整机制造时,买方有责任遵守安全标准并采取相应的安全措施,
以避免潜在失败风险可能造成的人身伤害或财产损失!
◼
产品提升永无止境,本公司将竭诚为客户提供更优秀的产品!
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MS41968
MOS电路操作注意事项
静电在很多地方都会产生,采取下面的预防措施,可以有效防止 MOS 电路由于受
静电放电的影响而引起的损坏:
1、操作人员要通过防静电腕带接地。
2、设备外壳必须接地。
3、装配过程中使用的工具必须接地。
4、必须采用导体包装或抗静电材料包装或运输。
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杭州市滨江区伟业路 1 号
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高新软件园 9 号楼 701 室
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