L9942中文大数据手册簿

实用文档
特点
■两路全桥，最大输出电流. 1.3 A
(R DSON = 500 mΩ)
■带查表功能的可编程驱动电流曲线
表格: 9 级5位精度
■内置PWM电流调整器和电流传感器
■可编程的步进模式:
全步、半步、细步、微步
■可编程摆率控制：改善EMC性能降低功耗■可编程的高速-, 低速-,混合- 和自动衰减模式
■ 3位精度的全范围可编程电流
■可编程堵转检测
■降低对微处理器要求的步进时钟输入
■待机模式下功耗很低
IS < 3 μA, typ. Tj ≤85 °C
■所有输出均带：短路保护，负载开路，
过载，温度预警和热关断功能
■内部PWM控制器的PWM信号可以当做数据
输出使用。

.
■在下列工作范围内所有指标都会保证
3 V < Vcc <5.3 V and for 7 V < Vs < 20 V
用途
双极步进电机驱动器在汽车上的应用：如灯
光的水平控制，灯光方向调整，节气门控制。

描述
L9942是一款集成的双极步进电机驱动器，具有细分模式和可编程电流配置表，能灵活适应步进电机的特性和预期的工作情况。

可以根据目标情况选用不同的电流配置表：噪音，振动，转速或者转矩。

衰减模式用在PWM-电流控制电路中，可以编程设置成低速-，高速-，混合-和自动衰减模式。

在自动衰减模式下，如果下一步电流是增加的，器件会采用低速模式，如果下一步电流是衰减的，则会采用高速或者混合模式。

可编程堵转检测在前灯水平调整和弯道调整应用中非常有用，可以防止堵转时电机为了转到位置而长时间的运行。

如果检测到堵转，对准过程被关闭，并且噪声被最小化。

表1 器件概要
2009年5月文档编号11778 Rev6
目录
1 框图与引脚 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2 器件描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.3 诊断功能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.4 过压与欠压检测 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.5 温度报警与热关断 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.6 感性负载 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.7 交叉电流保护 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.8 PWM 电流调整 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.9 衰减模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.10 过流检测 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.11 负载开路检测 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.12 步进模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.13 衰减模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3 电气参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
4 3.1 绝对最大额定值 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3.2 ESD 静电保护 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3.3 热参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
5 3.4 电气特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
6 3.4.1 电源 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.4.2 过压和欠压检测 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
7 3.4.3 参考电流输出 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.4.4 电荷泵输出 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
8 3.4.5 输出: Qxn (x = A; B n = 1; 2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.4.6 PWM 控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4 SPI的逻辑功能描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.1 电机步进时钟输入 (STEP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.2 PWM 输出 (PWM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.3 串行外设接口 (SPI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.4 芯片反相片选 (CSN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.5 串行数据输入 (DI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.6 串行数据输出 (DO) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.7 串行时钟 (CLK) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.8 数据寄存器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5 SPI –控制和状态寄存器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.3 寄存器 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 5.4 寄存器 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 5.5 寄存器 4 和 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 5.6 寄存器 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 5.7 寄存器 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 5.8 辅助逻辑模块 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 5.8.1 故障条件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 5.8.2 SPI 通讯监视 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.8.3 用于堵转检测的PWM 监视 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
6 SPI 逻辑的电气特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 6.1 输入: CSN, CLK, STEP, EN 和 DI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 6.2 DI 的时序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 6.3 输出: DO, PWM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 6.4 输出: DO 的时序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 6.5 CSN 的时序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6.6 STEP 的时序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
7 附录 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
7.1 堵转检测 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
7.2 步进时钟输入 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
7.3 负载电流控制和过流检测（输出短路） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
8 包装信息 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
9 历史版本 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
表格列表
表 1. 器件概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 表 2. 引脚描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 表 3. 真值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 表 4. 绝对最大额定值 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 表 5. ESD 静电保护 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 表 6. 工作时的结温 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
表 9. 过压和欠压检测 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 表 10. 参考电流输出 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 表 11. 电荷泵输出 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 表 12. 输出: Qxn (x = A; B n =1; 2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 表 13. PWM 控制 (见图 4 和图 7). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 表 14. 寄存器 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 表 15. 寄存器 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 表 16. 寄存器 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 表 17. 寄存器 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 表 18. 寄存器 4 和 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 表 19. 寄存器 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 表 20. 寄存器 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 表 21. 输入: CSN, CLK, STEP, EN and DI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 表 22. DI 的时序 (见图 11 和图 13) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 表 23. 输出: DO, PWM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 表 24. 输出: DO 的时序(见图 12 和图 13) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 表 25. CSN 的时序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 表 26. STEP 的时序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 表 27. 文档历史版本 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
插图列表
图 1. 方框图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
图 2. 引脚图 (顶视) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
图 3. 步进模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
图 4. 衰减模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
图 5. 封装的热数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
图 6. VS 监视 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
图 7. 设置负载电流限制的逻辑 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
图 8. 最小切换时间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
图 11. 输入时序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 图 12. SPI - DO 有效的数据延迟时间和有效时间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 图 13. DO 使能和禁止时间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 图 14. 状态位 0 的时序 (故障条件) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 图 15. 堵转检测 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 图 16. PWM 控制的参考产生 (接通) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 图 17. PWM控制的参考产生 (衰减) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 图 18. PowerSSO24 机械尺寸和包装规格 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
1 框图与引脚图
图 1. 框图
图 2. 引脚图 (顶视)
2 芯片描述
2.1 双电源供电: VS 和 VCC
电源引脚VS脚给半桥供电。

内部有一个电荷泵用来驱动高边开关。

逻辑电路供电脚VCC（稳压后的）用来给逻辑部分和器件的SPI供电。

由于逻辑电路时独立供电，因此功率电路电源上的尖峰和毛刺不会导致控制状态和信息的丢失。

如果在上电时
（VCC从欠压到VPOR OFF = 2.60 V,典型值）电路会被内部产生的上电复位
（POR）信号初始化。

如果VCC电压下降到最小阀值(VPOR ON = 2.3 V, 典型值)，输出会切换成三态（高阻）并且内部寄存器会被清除。

2.2 待机模式
EN脚内部有下拉电阻。

如果EN脚没有输入逻辑高电平，器件就会进入待机模式。

所有锁存的数据都会被清除并且输入和输出都切换到高阻态。

在待机模式下CSN=
高电平（DO是三态）时VS (VCC) 的电流小于3 μA (1 μA)。

如果EN设置成逻辑高
电平，芯片就会进入激活模式。

在激活模式下，电荷泵和监视器功能被激活。

2.3 诊断功能
所有诊断功能（过载/过流，负载开路，电源电源过压/欠压，温升报警和热关断）都
会经过内部过滤(tGL = 32 μs, 典型值)通过最小时间的过滤后，才能进入状态寄存器
置位相应的状态标志。

滤波器用来提高器件的抗干扰能力。

负载开路和温升报警功
能制作内部提示，不会改变桥驱动器的输出状态。

相反的，过载/过流和热关断时，
会关闭相应的驱动器（过载/过流）或者所有的驱动器输出（热关断）。

微处理器必
须清除状态位重新激活桥驱动器。

2.4 过压与欠压检测
如果Vs脚的供电电压上升超过过压阀值VSOV OFF (典型21 V)，这个过压情况就会
被检测到。

此时输出根据SPI编程位（OVW）的设置关闭成高阻态（复位后默认）
或者不切换成高阻态。

当Vs电压跌落到低于欠压阀值VSUV OFF，输出会关断成高
阻态，避免了在没有足够的栅极驱动电压功时对率器件的操作（那样做会增加功
耗）。

在错误情况下的关闭操作需要微处理器清除错误状态后，才能再次激活驱动
器。

2.5 温升报警和热关断
如果结温升超过门限值 Tj ，温升报警标志位TW就会被置位，可以通过SPI 读到该位的状态。

如果结温继续上升超过第二个门限值 Tj SD ，热关断标志会被置位，所有输出级的功率DMOS晶体管会关断，以保护芯片。

要想重新激活输出级，结温必须低于Tj SD –Tj SD HYS，并且热关断标志位也必须要经过微处理器清除后才行。

2.6 感性负载
每路半桥内部都连接一个高边和底边功率DMOS晶体管。

由于每个输出管内部都有一
个反接的寄生二极管，所以可以不需要外加续流二极管直接驱动感性负载。

为了降低
续流期间的功耗，续流期间PWM控制器会打开并联在续流二极管上的输出晶体管（同
步整流）。

2.7 交叉电流保护
通过一个延迟时间，实现器件内部的四个半桥交叉电流保护，这个延迟时间依赖于可
编程的转换斜率设置。

如果一个驱动器（LS或者HS）关闭了，要想打开相同半桥的
另一个驱动器，就会被自动延迟一个交叉电流保护延时才会打开。

2.8 PWM 电流调整
每个输出内部的高边和低边晶体管的源极，都有一个固定比率的镜像电流监视器，可
以监视负载的瞬态电流。

这个镜像电流在PWM控制器内部与限制电流线比较。

范围限
制可以达到从可编程的最大值（寄存器1 DAC Scale中）到低5位DAC设定的值（寄存
器1 DAC Phase x）。

两个5位的DAC数据来自于9个电流配置参数（寄存器2到6）。

如果STEP脚上的信号变成逻辑高电平，两个电流配置参数就送人寄存器1的DAC
Phase A和 B。

电流配置编号取决于寄存器0中的相计数器的读取值和转向位(图 7)。

桥会一直打开直到在 HS (高边) 上的电流传感器检测到超过限制电流。

负载电流比较
器信号用来检测负载开路或者过流情况。

2.9 衰减模式
在关断期间器件会选用几种衰减模式中的一种模式，衰减模式可以通过SPI编程(图 4
中上面)。

在慢速衰减模式时，HS开关在交叉电流保护时间过后被激活进行同步整流，减少功耗(图4 细节A)。

在快速衰减时，在交叉电流保护时间后对面的半桥将接通，就跟换向一样。

对于混合衰减，在慢速衰减前的快速衰减可以设成一个固定的
时间(图 4 细节 B 的连续线)或者由负载电流的限制触发(图 4 细节 B 的虚线)，它可以
在低边（LS）开关检测到。

特殊模式是指根据实际的相计数值选择衰减模式称作自动
衰减 (如在图 3 细分步进 DIR=1) 。

如果电流限制的绝对值高于此前的步进电流，则
PWM控制器就会选用缓慢衰减模式。

否则就会自动选择快速衰减模式，来快速的减小
负载上的电流，并且提供一个新的更低的目标电流值。

2.10 过流检测
过流检测器在每个激活的输出级监控负载电流。

在HS一侧，电流检测与限流是与PWM周期同步进行的，在LS侧是持续进行的。

如果负载电流超过检测阀值持续至少 t I SC= 4 μs,过流标志才会置位，相应的驱动器输出就会被关闭以降低功耗保护集成电路。

错误状态被锁存，需要微处理器清除错误状态位后才能重新激活输出。

2.11 负载开路检测
在PWM控制器工作期间，各相负载开路检测器也开始工作。

如果负载电流小于限定电流100mA，负载开路就会被检测到。

负载开路标志在寄存器6中，负载电流低于最小限制要持续15个PWM周期，标志位才能被置位。

表3. 真值表
OL 侧（还可以参见图 7）。

最小可设置的限制电流是3.1mA，是在DC2=DC1=DC0=0，并且I0=1时。

2.12 步进模式
旋转一圈可分成四个整步，或者八个半步，或者16个细分步又或者32个微步。

工作模式在寄存器0里进行设置，它同时还定义了相计数器增量的大小。

相位计数器值的定义对应的当前配置文件的地址。

步进模式典型的配置值可以参见图3（如还称“两相接通”在虚线阶段）。

图3. 步进模式
2.13 衰减模式图4. 衰减模式
3 电气特性
3.1 绝对最大额定值
±2.5
3.2
ESD 静电保护
±2 (1)
±4 (2)
1. HBM 按照 MIL 883C, 方法 3015.7 or EIA/JESD22-A114-A。

2. HBM 所有未使用的引脚接地。

3.3 热数据
图5. 封装的热数据
3.4 电气特性
Vs = 7 到 20 V, Vcc = 3.0 到 5.3 V, Tj = -40 到 150 °C, IREF = -200 μA, 除非另有说明。

电压是以GND为参考，电流是假定流入引脚为正向。

3.4.1 电源
1. 此参数由设计保证。

3.4.2 过压与欠压检测
图6. Vs监视
3.4.3 参考电流输出
3.4.4 电荷泵输出
表11. 电荷泵输出
3.4.5 输出： Qxn (x = A; B n = 1; 2)
监视HS镜像电流的比较器在PWM控制周期的ON期间工作。

如果负载电流超过了设定值就会产生ILIMIT信号，持续超过滤波限定时间后桥输出被关闭。

在测试模式下可以获取ILIMIT信号并测量电流阀值。

QxnFS_HS QxnLIM QxnFS_HS
注意：电流参数要通过 I4 I3 I2 I1 I0 = 11111 预先设置并存入寄存器1。

输出电流限制I QxnLIM是根据满幅度电流|I QxnFS_ |(bits DC2 DC1 DC0)和寄存器1中DAC Phase A/B (位 I4 I3 I2 I1 I0) 值产生的。

DAC Phase A 和B的值可以被读出取决于设置完成前：
1. 寄存器0中的转向 DIR, 步进模式 ST1 ST0 和相计数器 P4 P3 P2 P1 P0 和
2. 对应的电流配置值 (对于电流配置的入口地址参见图 3).
图 7. 设置负载电流限制的逻辑
3.4.6 PWM 控制
表 13. PWM 控制 (见图 4 和图 7)
时间基准是内部经过校正的振荡器，典型频率 2MHz 精度 ±6 %。

图 8. 最短打开时间
4 SPI的逻辑功能描述
4.1 电机步进时钟输入 (STEP)
STEP信号的上升沿被锁存。

它被内部时钟同步。

在下一个新的PWM周期开始时，新的输出电流限定值用来驱动电机到下一个位置。

在电机启动新步之前，该信号至少要持续两个内部时钟周期，以复位内部锁存器。

4.2 PWM 输出 (PWM)
该输出反映了桥A内部PWM控制器的电流占空比。

高电平表示导通状态，负载电
流在增加；低电平表示在关断状态，负载电流根据选定的衰减模式在减小。

4.3 串行外设接口 (SPI)
此芯片采用一个标准的16位SPI接口与微控制器通讯。

微控制器可以将SPI模块配置成下列
模式来驱动芯片：CPOL = 0 并且 CPHA = 0。

在这种模式下，输入在CLK时钟从低向高变化的上升沿采样数据，输出在CLK时钟从高变
成低时改变数据。

故障状态可以通过设置CSN为低电平检测到。

如果CSN = 0，DO脚会返回一个器件内
部错误标志，此标志位与状态寄存器（寄存器7）的所有位进行逻辑或运算包括电流配置
寄存器4（寄存器6）。

微控制器不需要完成整个通讯周期就可以获取芯片的状态。

4.4 反向片选 (CSN)
此输入脚用来选择芯片的串口。

当CSN是高时，输出脚（DO）会处于高阻态。

一个低信
号会激活输出驱动器，可以开始串行通讯。

从CSN变低开始直到CSN的上升沿期间，称为
一个通讯帧。

4.5 串行数据输入 (DI)
此输入脚用来传输数据到芯片内部。

DI脚的数据每当CLK时钟信号的上升沿被采
样并锁存入内部16位的移位寄存器。

前3位默认是数据寄存器的地址。

在CSN的上
升沿，移位寄存器保存的内容会传送到选定的数据寄存器。

在一个通讯帧内（即
CSN低），只允许精确的写入16位的数据传输到寄存器。

如果在一个帧内时钟脉
冲超过或少于规定值，整个帧就会被废弃。

这个安全功能是为了避免输出级被错
误的通讯帧激活。

注意：由于采用了这种安全机制所以不能采用SPI的菊花链接模式。

作为替代可以通过控制芯片的CSN进行SPI的并行连接。

4.6 串行数据输出 (DO)
数据输出功能被CSN脚输入的逻辑低电平激活，从高阻态变成低或高电平取决于状态位0（默认情况）。

CSN的下降沿后的第一个CLK上升沿，选定状态寄存器的内容会进入移位寄存器。

此后的每一个CLK的下降沿，会移出一位。

4.7 串行时钟 (CLK)
时钟输入用于同步输入和输出的串行比特流。

数据输入(DI)在CLK上升沿被采样，输出数据(DO)在CLK的下降沿后变化。

4.8 数据寄存器
芯片有八个数据寄存器。

开始出现在DI输入的三位 (bit 0 ... bit 2) ，用来选择要写入的寄存器。

所有位开始都是输入到移位寄存器。

在CSN的上升沿后，输入到移位寄存器内的数据才会被写入的数据寄存器。

只有一帧准确是16位的数据才能被检测到。

被选定的寄存器内容在当前通讯帧内被传送到DO脚。

图9. SPI与寄存器
5 SPI –控制与状态寄存器control and status registers
5.1 寄存器 0
表14. 寄存器0
5.2 寄存器 1 表15. 寄存器1
5.3 寄存器 2
表16. 寄存器 2
5.4 寄存器 3
表17. 寄存器
3
5.5 寄存器 4和5
表18. 寄存器 4和5
5.6 寄存器 6 表19. 寄存器 6
表20. 寄存器 7
5.8.1 故障条件Fault condition
引脚D0的逻辑电平表示故障状态。

在CLK的第一个从高到低的下降沿数据有效，传输出
数据位D12。

故障位是一个逻辑或（OR）：
控制与状态寄存器6的bit5和6负载开路标志，bit7参考电流错误（RERR）
控制与状态寄存器7的bit0到bit7过流标志，bit8和9VS错误标志（UV,OV）以及bit10和11
在高温时（TW,TSD）
5.8.2 SPI 通讯监视
在CSN信号的上升沿时，移位寄存器的内容会传送到选定的数据寄存器。

一个计数监视器
用来监视SPI的通讯。

它对CLK脚的上升沿进行计数。

在一个通讯帧内（CSN为低电平），只有准确的传输完16位才会允许写入寄存器。

如果一帧内的数据位多于或者少于16位，
数据就会被忽略。

这种安全机制就是为了避免一个错误通讯帧激活输出级。

SPI通讯可以
通过连续写入两次的方式进行核对，第二次读回的数据要与写入到DO脚的一样。

注意：由于安全机制的限制，不允许SPI进行菊花链方式连接。

取而代之，可以采用SPI
口并联工作模式，通过IC的CSN信号进行选择工作芯片。

5.8.3 PWM 监视用于堵转检测
控制寄存器4,5和3内部的bitD0-D7用来设置堵转检测阀值。

这些一系列位的值，决定电机
驱动电流在一象限内的上升的最小时间限制值。

D7-D0与第一象限内电流上升时间的总和
进行比较。

如果总的电流值小于存储在D7-D0内的值，ST位（寄存器6内的bit 8）被设置成逻辑“1”。

PWM脚反映出桥A上的负载电流的PWM控制信号。

上电后SST位（寄存器
6 bit11）被复位成逻辑“0”。

如果此位被置成“1”，状态位ST(寄存器6内的bit 8)就会
被镜像到PWM引脚。

这样就可以不需要通过SPI总线读寄存器6的值，直接从PWM脚就检测到堵转信号。

6 SPI 逻辑信号-电气特性
除非特殊说明，VS = 7 到 20 V, VCC = 3.0 到 5.3 V, EN=VCC, Tj = -40 到 150 °C, IREF = -200µA。

电压以GND为参考，电流假定流入引脚为正。

6.1 输入：CSN, CLK, STEP, EN 和 DI
表 21. 输入： CSN, CLK, STEP, EN 和 DI
6.2 DI 时序
表 22. DI 时序(见图 11 和图 13) (1)
Tj=-40°C/+25°C: SPI 通讯 @5MHz; Tj=+125°C: SPI 通讯 @4.25MHz
6.3 输出：DO, PWM
表 23. 输出： DO, PWM
6.4 输出： DO 时序
表 24. 输出：DO 时序(见图 12 和图 13)
6.5 CSN 时序
表25. CSN时序
1. 参数在设计时保证。

6.6 STEP 时序
表26. STEP 时序
1. 参数在设计时保证。

图 10. 传输时序图
图 11. 输入时序
图 12. SPI - DO 有效数据延迟时间和有效时间
图13. DO 使能和禁止时间
图 14. 状态位 bit 0的时序 (失效条件下)
7 附录
7.1 堵转检测
L9942包含逻辑模块用来检测由于机械负荷过大引起的电机堵转。

在堵转情况下负载电流上升的
速度要比正常工作时的快。

L9942就是检测这个时间并且与设定的值进行比较。

对于整步模式只有这一个值（step 0）。

对于微步模式就需要对包含8个独立的数据进行求和，每
个数据对应一步。

测量只是在A相电流自然增加的象限区间内(图15 的象限1和 3 )；例如堵转检测只
是在相计数器值1到8和17到24并且DIR=0期间。

在电流快速减小的象限，回馈电流会影响检测的精度。

如
果在PWM导通期间的电流和小于在D0-D7中设定的阀值，在寄存器6中的bit8堵转检测与指示位（ST）就
是逻辑“1”（图15底部）。

如果寄存器6的bit11被设置为逻辑“1”，那么ST位就被镜像到外部PWM
引脚作为堵转检测的外部指示。

DT7-DT0存储间隔时间为16us的PWM阀值。

这些位分布在寄存器3
（D0，D1）,寄存器4（D2，D3，D4）和寄存器5（D5，D6，D7）中。

在确定时间阀值时需要注意。

电机电流摆率取决于驱动电压，电机实际转速，电机的反电动势以
及电机和电感。

要确保设置的阀值可以在任何温度下都可以正常运行。

7.2 步进时钟输入
通过步进时钟控制方式，可以用低成本的8位MCU来控制一片或几片器件工作在微步模式。

在这
种情况下，L9942的SPI通讯只需要配置电机工作模式。

电机换向作为高效过程由并行驱动脚来负责。

如果没有步进时钟输入，就得采用高速SPI并通过SPI命令来提供电机步进时钟。

对于全速微
步或者同步电机驱动，8位的MCU很可能力不从心。

7.3 负载电流控制和过流检测（输出短路）
L9942通过脉宽调节器（PWM）来控制两个全桥的负载电流的。

工作的HS（高边）开关输出电流的镜像电
流会与编程设定的电流进行比较（例如在图16中的HSA1和HSB2）。

如果电流超过了设定值，桥的输出就
会关闭。

还有第二个比较器与LS(低边)开关相关，在桥ON状态下用于检测负载对地过流(例如图16中的
LSA2和LSB1)。

输出对电源VS的故障可以被检测到，但是短路电流会被PWM控制在限制，因此不会产生
过流故障。

在桥OFF状态下负载电流下降的快慢取决于选定的衰减模式。

慢衰减模式通过激活桥的HS开关来释放，同时更新过流比较器的过流限制基准。

短路到地的故障也可以检测到，但不是输出对地短路。

推荐使用不同的快速衰减模式，特别是在负载电流每一步都在逐渐减小期间。

快速衰减的持续时
间可以用固定的时间来设置，它取决于LS(低边)开关的镜像电流比较器的信号。

还可以监视桥在OFF状态下的反向电流状态。

快速衰减跟之前的ON状态相比，可以看做是反向切换桥回路。

虽然HS（高边）开关的电流控制
无效了，但是它的比较器一直在工作。

此时参考值已经转换成过流限制，在缺失接地或者输出脚，就会引入一个错误信号。

在很多应用中，内部滤波时间只要达到4µs，就会过滤掉这个错误信号。

还可以采用“无延迟快速衰减”模式（在5.1节模式100）。

在12页图3的下部，你可以看到相计
数器的值，当快速衰减只是混合衰减的一部分时，在较长时间内可以检测到这个缺失信号。

此后在寄存器7中会标记成HS开关的过流标志（例如图 17 HSA1）。

图15. 堵转检测
注意：清晰图片请参见英文手册
图16.PWM控制的参考产生（在导通状态）
注意：清晰图片请参见英文手册
图17.PWM控制的参考产生（衰减）
注意：清晰图片请参见英文手册
8 包装信息
为了满足环保要求，ST可以根据用户的要求，对器件提供不同级别的ECOPACK®包装。

ECOPACK®的规格，级别和产品状态请在上查询。

ECOPACK®是ST的商标。

图18. PowerSSO24 机械数据和封装尺寸
注意：清晰图片请参见英文手册
9 版本更新记录
表27. 文档版本更新记录
译者说明：
1.此资料版权属于ST公司。

本人只是为了方便广大工程师，才将它翻译成中文。

2.由于本人水平有限，难免有错漏之处，使用时请对照原版英文资料相互印证。

3.本人不对翻译的准确性负任何形式的责任。