一、任务简介

设计一款步进电机驱动模块：

1. 设计一款步进电机驱动模块，可驱动常见的步进电机，可提供至少2A电流
2. 板卡尺寸：小于60mmx40mm
3. 包含信号：信号输出口，电源接口、GND
4. 主要器件：需在DigiKey官网上有货且正常售卖

二、模块介绍

1. 芯片选择：
2. • 为了满足驱动2A电流的要求，并综合考虑成本和性能，选择DRV8825作为步进电机驱动芯片。DRV8825支持8.2V到45V的供电范围，最大输出电流为2.5A，且支持高达1/32的细分精度，能够驱动大多数常见步进电机，适用于多种工业和精密控制场景。相比A4988和TMC2209，DRV8825提供了较为平衡的成本和性能，能够提供更好的电流稳定性与细分精度。
   • DRV8825PWPR芯片DigiKey链接：DRV8825PWPR Texas Instruments | 集成电路（IC） | DigiKey
2. 功能说明：
3. • 该模块基于DRV8825PWPR芯片设计，依据官方手册完成电路设计。
   • 与市面上的现有步进电机驱动模块相比，设计优化了信号输出接口，将步进电机的A1、A2、B1、B2引脚通过XH2.54-4P接口单独输出，方便用户进行更直接的连接与控制。
   • 输入引脚被放置在不同的排针位置，以便与步进电机线进行简便连接。
   • 细分控制（M0, M1, M2引脚）巧妙通过细导线（4mil宽）连接至GND，即默认为1/32细分，可使用小刀割断对应导线即可更改细分。
3. 应用领域：
4. • 所设计的模块可广泛应用于需要精准电机控制的设备中，如3D打印机、贴片机、机器人等。其高精度的细分控制和稳定的电流输出，使其特别适合高精度的运动控制应用。

三、原理图和PCB设计

原理图

PCB正面

PCB正面（3D仿真图）

PCB背面（3D仿真图）

1. 原理图规范：原理图与电路连接按照官方手册进行，保证电源、信号输入输出稳定可靠。
2. PCB布局：PCB设计时采用双面板布局，以有效利用板面空间并确保信号和电源走线的合理布局。
3. 大电流设计：针对大电流，加宽电源和电机走线，添加多个过孔。
4. 标识规范：添加引脚标识、添加电流计算公式、添加Vref测量点，方便用户使用。

四、性能指标和管脚定义

1. 性能指标：
2. • 输入电压范围： 8.2V至45V；
   • 最大电流输出： 2.5A；
   • 最大细分： 1/32（提供精确的步进电机控制）；
   • 散热片【推荐】：推荐在DRV8825上贴一个散热片，提高大电流运行的稳定性。
2. 管脚定义：

五、物料及说明（eZ-PLM）

eZ-PLM系统物料列表

eZ-PLM系统项目详情图

1. 针对本模块，将所需物料添加至eZ-PLM系统，并创建了对应的项目。
2. 其中R1,R2,R3的0Ω电阻，实际上并不需要焊接，在项目BOM表中进行了删除。

六、心得体会

1. 通过本次项目，我对步进电机驱动模块的设计有了更深入的了解，学习了如何根据电流、电压需求选型、如何在电路中考虑大电流和散热等问题。
2. KICAD软件的使用，让我熟悉了从原理图到PCB设计的全过程，同时加深了对电子模块设计的规范要求认识。
3. 在设计过程中，我学会了如何平衡功能性与尺寸，优化元器件的布局，并关注细节如热设计和电流管控，使模块在实际应用中能够可靠工作。