步进电机驱动器的设计问题初探

步进电机驱动器的选择

第３７卷第６期 学术

ＶｏＩ．３７

Ｎｏ．６

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２０１０年１１月

ＮＯＶ．２０１０

步进电机驱动器的设计问题初探

庹朝永

（湖南机电职业技术学院，湖南长沙４１０１５１）

摘要：步进电机驱动是步进电机的核心组成部分，步进电机驱动器的优劣决定著步进电机的性能。介绍了步进电机驱的主要结构，并以多细分三相步进电机驱动器为例，从硬件选型（单片机选型、智能功率模块选型等）、供电方案、软件开发语言的选型等方面对步进电机驱动设计进行了阐述。

关键词：步进电机；驱动；结构；硬件选型；软件选型中图分类号：ＴＵ８５４

文献标识码：Ａ

文章编号：１００７—８３２０（２０１０）０６－００４８－０２

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｐｐｉｎｇｍｏｔｏｒ；ｄｒｉｖｅ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｈａｒｄｗａｒｅ

ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ；ｓｏｆｔｗａｒｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎ

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。其应用领域非常广泛，它在线切割的Ｔ作台拖动、植毛机工作台、ＡＴＭ机、医疗仪器及设备、纺织机械设备中都有着广泛的应用。典型的步进电机系统一般采用模块化设计方法。可分为步进电机控制器、步进电机驱动器以及步进电机三个部分。其中步进电机系统的性能很大程度上取决于步进电机驱动器。１

２步进电机驱动器设计方案

驱动器的总体设计根据其结构可分为３个部分：主回路部分、控制电路部分及开关电源。

（１）主回路采用交一直一交电压型逆变电路形式，将２２０Ｖ、

５０

Ｈｚ的交流电变成直流电。主回路主要由整流滤波电路、三

相三相逆变电路、混合式步进电机组成。

步迸电机驱动器的组成及功用

一般，步迸电机驱动器由以下四部分组成：逻辑控制电

（２）步进驱动器的控制部分则由单片机控制器、比例积分

调节电路、正弦脉宽调制电路和ＩＰＭ接口电路组成。其主要用就是使三相混合式步进电机的绕组电流按弦规律变化。让电机转子运转。

（３）开关电源。开关电源用来给驱动器内部的控制电路和

路、功率驱动电路、保护电路和电源。

步进电机驱动器功用就是接受来自控制器的脉冲信号，按一定励磁时序轮流切换步进电机绕组的通电状态。具体各组成部分的功能如下：

‘１）步进电机驱动器的控制电路就是将接到到来在控制器方向的售号和步进脉冲按预先设定的电机方式产生步进电机各相励磁绕组导通或截止信号。

智能功率模块的控制侧提供多路电源。３硬件的选型

硬件的选型直接关系到步进电机驱动器的性能，本着成本低、安全性高、体积小的的方针，应遵守３个选型原则：一是要满足功能要示。集成度高．这样有利于开发出小体积、可靠的产品，也简化了硬件软件的开发过程；二是要性价比较高。易采购、价格适中、功能保障；三是要安全性高。步进驱动器在工业现场使用时间长，条件恶劣，因此所有器件均要使用工业级的产品。

（１）单片机的选型。单片机的选型原则：无需外部扩展或

（２）功率驱动电路就将控制电路所提供的低功率的信号

进行功率放大。

（３）保护电路就是在功率驱动电路向步进电机控制绕组输入电流时若出现短路、过载、过热等情形时快速停止驱动器和电机的运行。

较少外鄂扩展来达到系统所有求功能。单片机有足够的∞

收疆日期：２０１０－０９—２８

作者简介：庹朝永（１９６卜）．男．湖南泣县人，大学本抖。羽教授，

专业：自动控翻。

脚、中断资源、定时，计数器等，并且有数模转换器及足够容

量的内部存储器。因为单片机输入信号包括了步迸脉冲信号

步进电机驱动器的选择

第３７卷第６期

庹朝永：步进电机驱动器的设计问题初探。４９

ｃＰ、方向控制信号、脱机信号、ＩＰＭ的故障信号ＦＯ及细分步数选择信号，同时输出两相相差１２００相位的正弦波和ＩＰＭ接口电路封锁信号。同时单片机的运算速也要求较快以满足细分后步进脉冲信号频率的升高。根据以上需求。Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的Ｐ８７ＬＰＣ７６９可在满足性能的档求下完成高集成度、低成本的方案，并可以国内广泛使用的ＭＣＳ一５１系列单片机兼容。

（２）智能功率模块的选型。驱动器中功率驱动电路核心器件可定为智能功率模块。用绝缘栅双极晶体管做为功率开关元件，并将其与驱动电路集成在一起，内置过压，过流、短路、过热和欠压等故障保护电路，并将故障信号送到ＣＰＵ作中断处理。即使发生负载事故或使用不当，也可使ＩＰＭ自身不受损坏。

（３）其他元器件选型。驱动器中三角波的频率高达十几ＫＨｚ，因此高速运算放大器是必须的。而摩托罗拉公司的Ｔ１０８４为４运放集成芯片可用于高速数据采集系统、高速ＭＤ转换系统等领域。光耦合器具有良好的绝缘能力及抗干拢能力，可使步进电机控制系统和驱动器能够正常的通信，避免相互干扰。霍尔电流传感器对电机绕组线电流的检测。霍尔电流传感器可以检测从直流到１００ｋＨｚ的各种波形的电流，精度高、线性度好。

的零件多．可靠性没有线形稳压电源高；会产生电磁干扰，电路上要采用滤波器或隔离加以抑制。

隔离反激式开关电源电路以其低廉的成本、简单和容易实现多路输出等优点。在小功率的开关电源设计中被广泛采用。驱动器电源设计中采用的也是这种开关电源。

５软件开发语言选型

单片机的软件有两种语方开发方案：汇编语言开发，Ｃ语言开发。

ｃ语育的优点是易学易用．可加快软件的开发速度．并且它容易进行移植，有利单片机的重新选型。而汇编语言程序优点是：能充分发挥硬件速度快、效率高，便于实现实时控制。

在驱动软件开发中，可结合这两种语言的优 …… 此处隐藏：2009字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……