步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的關(guān)鍵技術(shù)分析

　　3 二相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的總體設(shè)計(jì)方案

　　3．1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

　　如圖8所示，控制板信號經(jīng)過光耦隔離與單片機(jī)中斷口相連。

單片機(jī)根據(jù)收到的脈沖信號進(jìn)行脈沖信號分配，確定各相通電順序，并與CPLD里面的D觸發(fā)器相連；同時(shí)根據(jù)用戶設(shè)定的電流值和細(xì)分?jǐn)?shù)通過SPI口與D／A轉(zhuǎn)換器AD5623通信，得到設(shè)定的電流值(實(shí)際上是電流對應(yīng)的電壓值)。

　　AD5623輸出的值為期望的電流對應(yīng)的電壓值，它必須與從功率模塊檢測得到的電流對應(yīng)的電壓值進(jìn)行比較，并把比較結(jié)果與CPLD里面的D觸發(fā)器CLR引腳相連。

　　CPLD與電流、細(xì)分設(shè)定的撥碼開關(guān)相連，把得到的值通過SPI口傳給單片機(jī)；以D觸發(fā)器為核心的控制邏輯，根據(jù)單片機(jī)的各相通電順序和比較器MAX907的比較結(jié)果確定各功率管的開關(guān)。

　　 功率驅(qū)動(dòng)模塊直接與電機(jī)相連，驅(qū)動(dòng)電機(jī)。采用8個(gè)MOS管IRF740構(gòu)成2個(gè)H橋雙極型驅(qū)動(dòng)電路。IRF740最高可承受400 V電壓和10 A電流，開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)間不會(huì)超過51 ns，管子導(dǎo)通電壓Vgs的取值范圍為4～20 V。

　　3．2 細(xì)分關(guān)鍵技術(shù)方案

　　“額定電流可調(diào)的等角度恒力矩細(xì)分”驅(qū)動(dòng)方法的實(shí)質(zhì)是恒流控制，關(guān)鍵是電流的精確控制，必須同時(shí)滿足以下各個(gè)條件：

　?、貲／A轉(zhuǎn)換器輸出的電流值必須與期望值相當(dāng)接近，而且轉(zhuǎn)換速度要快。該系統(tǒng)采用ADI公司的AD5623，12位精度，分成4 096個(gè)等級，滿足了200細(xì)分的高精度要求；2路D／A輸出滿足兩相的要求；SPI口通信，頻率高達(dá)50 MHz，建立時(shí)間快，同時(shí)單電壓供電，連接簡單。

　?、跈z測到的電流必須能正確地反映此時(shí)的相電流。由于電機(jī)的相電流通常很大，電壓很高，檢測有一定的難度。常用的檢測方法有外接標(biāo)準(zhǔn)小電阻，電路簡單，但干擾比較大，準(zhǔn)確性比較差；霍爾傳感器檢測準(zhǔn)確，干擾小，連接也不復(fù)雜，所以該驅(qū)動(dòng)器采用霍爾傳感器。

　?、郾容^器分辨率要高，轉(zhuǎn)換速度快。MAX907的建立時(shí)間只需12 ns，比較的電壓只要相差2 mV即可檢測出來(最大不超過4 mV)，反應(yīng)非常靈敏。

　?、芸刂乒β使荛_關(guān)的邏輯電路要有很高的實(shí)時(shí)性，保證相電流在設(shè)定電流上下做很小的波動(dòng)，以免引起浪涌，干擾控制電路。

　　本文采用Xilinx公司的CPLD芯片XC9572。以D觸發(fā)器為核心的控制電路全部由CPLD完成，CPLD代替了各種分立元器件，結(jié)構(gòu)簡單，連接方便。圖9是控制電路的邏輯圖。

如圖9