This is information on a product in full production.
December 2012 Doc ID16737 Rev 5 1/70
70
L6470
dSPIN™ fully integrated microstepping motor driver with motion
engine and SPI
Datasheet − production data
Features
■ Operating voltage: 8 - 45 V
■ 7.0 A out peak current (3.0 A r.m.s.)
■ Low R
DS(on)
Power MOSFETs
■ Programmable speed profile and positioning
■ Programmable power MOS slew rate
■ Up to 1/128 microstepping
■ Sensorless stall detection
■ SPI interface
■ Low quiescent and standby currents
■ Programmable non-dissipative overcurrent
protection on high and low-side
■ Two-levels of overtemperature protection
Applications
■ Bipolar stepper motors
Description
The L6470, realized in analog mixed signal
technology, is an advanced fully integrated
solution suitable for driving two-phase bipolar
stepper motors with microstepping. It integrates a
dual low R
DS(on)
DMOS full-bridge with all of the
power switches equipped with an accurate on-
chip current sensing circuitry suitable for non-
dissipative current control and overcurrent
protection. Thanks to a unique control system, a
true 1/128 steps resolution is achieved. The
digital control core can generate user defined
motion profiles with acceleration, deceleration,
speed or target position, easily programmed
through a dedicated registers set. All commands
and data registers, including those used to set
analogue values (i.e. current control value,
current protection trip point, deadtime, PWM
frequency, etc.) are sent through a standard 5-
Mbit/s SPI. A very rich set of protections (thermal,
low bus voltage, overcurrent, motor stall) allows
the design of a fully protected application, as
required by the most demanding motor control
applications.
HTSSOP28POWERSO36
Table 1. Device summary
Order codes Package Packaging
L6470H HTSSOP28 Tube
L6470HTR HTSSOP28 Tape and reel
L6470PD POWERSO36 Tube
L6470PDTR POWERSO36 Tape and reel
www.st.com
Contents L6470
2/70 Doc ID16737 Rev 5
Contents
1 Block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2 Electrical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1 Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 Recommended operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.3 Thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3 Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
4 Pin connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4.1 Pin list . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5 Typical applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
6 Functional description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
6.1 Device power-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
6.2 Logic I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
6.3 Charge pump . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
6.4 Microstepping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
6.4.1 Automatic full-step mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
6.5 Absolute position counter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
6.6 Programmable speed profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
6.6.1 Infinite acceleration/deceleration mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
6.7 Motor control commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
6.7.1 Constant speed commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
6.7.2 Positioning commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
6.7.3 Motion commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
6.7.4 Stop commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
6.7.5 Step-clock mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
6.7.6 GoUntil and ReleaseSW commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
6.8 Internal oscillator and oscillator driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
6.8.1 Internal oscillator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
6.8.2 External clock source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
L6470 Contents
Doc ID16737 Rev 5 3/70
6.9 Overcurrent detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
6.10 Undervoltage lockout (UVLO) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6.11 Thermal warning and thermal shutdown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6.12 Reset and standby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
6.13 External switch (SW pin) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
6.14 Programmable DMOS slew rate, deadtime and blanking time . . . . . . . . . 31
6.15 Integrated analog-to-digital converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
6.16 Internal voltage regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
6.17 BUSY\SYNC pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
6.17.1 BUSY operation mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
6.17.2 SYNC operation mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
6.18 FLAG pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
7 Phase current control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
7.1 PWM sinewave generators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
7.2 Sensorless stall detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
7.3 Low speed optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
7.4 BEMF compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
7.5 Motor supply voltage compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
7.6 Winding resistance thermal drift compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
8 Serial interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
9 Programming manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
9.1 Registers and flags description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
9.1.1 ABS_POS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
9.1.2 EL_POS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
9.1.3 MARK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
9.1.4 SPEED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
9.1.5 ACC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
9.1.6 DEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
9.1.7 MAX_SPEED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
9.1.8 MIN_SPEED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
9.1.9 FS_SPD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
9.1.10 KVAL_HOLD, KVAL_RUN, KVAL_ACC and KVAL_DEC . . . . . . . . . . . . 44
Contents L6470
4/70 Doc ID16737 Rev 5
9.1.11 INT_SPEED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
9.1.12 ST_SLP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
9.1.13 FN_SLP_ACC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
9.1.14 FN_SLP_DEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
9.1.15 K_THERM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
9.1.16 ADC_OUT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
9.1.17 OCD_TH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
9.1.18 STALL_TH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
9.1.19 STEP_MODE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
9.1.20 ALARM_EN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
9.1.21 CONFIG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
9.1.22 STATUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
9.2 Application commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
9.2.1 Command management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
9.2.2 Nop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
9.2.3 SetParam (PARAM, VALUE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
9.2.4 GetParam (PARAM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
9.2.5 Run (DIR, SPD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
9.2.6 StepClock (DIR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
9.2.7 Move (DIR, N_STEP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
9.2.8 GoTo (ABS_POS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
9.2.9 GoTo_DIR (DIR, ABS_POS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
9.2.10 GoUntil (ACT, DIR, SPD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
9.2.11 ReleaseSW (ACT, DIR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
9.2.12 GoHome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
9.2.13 GoMark . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
9.2.14 ResetPos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
9.2.15 ResetDevice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
9.2.16 SoftStop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
9.2.17 HardStop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
9.2.18 SoftHiZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
9.2.19 HardHiZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
9.2.20 GetStatus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
10 Package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
11 Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
L6470 List of tables
Doc ID16737 Rev 5 5/70
List of tables
Table 1. Device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Table 2. Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Table 3. Recommended operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Table 4. Thermal data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Table 5. Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Table 6. Pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Table 7. Typical application values. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Table 8. CL values according to external oscillator frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Table 9. Register map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Table 10. EL_POS register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Table 11. MIN_SPEED register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Table 12. Voltage amplitude regulation registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Table 13. Winding resistance thermal drift compensation coefficient. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Table 14. ADC_OUT value and motor supply voltage compensation feature . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Table 15. Overcurrent detection threshold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Table 16. Stall detection threshold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Table 17. STEP_MODE register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Table 18. Step mode selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Table 19. SYNC output frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Table 20. SYNC signal source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Table 21. ALARM_EN register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Table 22. CONFIG register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Table 23. Oscillator management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Table 24. External switch hard stop interrupt mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Table 25. Overcurrent event . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Table 26. Programmable power bridge output slew rate values. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Table 27. Motor supply voltage compensation enable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Table 28. PWM frequency: integer division factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Table 29. PWM frequency: multiplication factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Table 30. Available PWM frequencies [kHz]: 8-MHz oscillator frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Table 31. Available PWM frequencies [kHz]: 16-MHz oscillator frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Table 32. Available PWM frequencies [kHz]: 24-MHz oscillator frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Table 33. Available PWM frequencies [kHz]: 32-MHz oscillator frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Table 34. STATUS register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Table 35. STATUS register DIR bit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Table 36. STATUS register MOT_STATE bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Table 37. Application commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Table 38. Nop command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Table 39. SetParam command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Table 40. GetParam command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Table 41. Run command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Table 42. Stepclock command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Table 43. Move command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Table 44. GoTo command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Table 45. GoTo_DIR command structure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Table 46. GoUntil command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Table 47. ReleaseSW command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Table 48. GoHome command structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
