恒力矩步進電機驅(qū)動器分析設(shè)計

　　0 引言

　　得益于電子技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，單片機、驅(qū)動芯片很多，國內(nèi)許多廠家制作的步進電機驅(qū)動器性能很好，但是客戶對驅(qū)動器基本要求是一樣的：性價比高、控制簡單、安全可靠等。筆者設(shè)計了一種基于L298+L297的恒流斬波兩相步進驅(qū)動器,該驅(qū)動器本身帶有脈沖信號源方便用戶進行一些簡單控制，設(shè)置和使用。在整、半步控制時，能維持恒力矩輸出，比市場上同類產(chǎn)品性能更優(yōu)越。而且驅(qū)動器斬波電流較大，恒轉(zhuǎn)矩輸出，工作可靠，內(nèi)建有脈沖信號源方便用戶進行一些簡單控制，設(shè)置和使用非常方便。

　　1 L297功能分析

　　L297芯片采用模擬／數(shù)字電路兼容的I2L工藝，20腳DIP封裝，通常以5V供電，全部信號TTL／CMOS兼容，是非常適用于兩相步進電機控制的專用芯片。L297的內(nèi)部邏輯框圖如圖1，其核心電路是變換器。

　　由變換器產(chǎn)生4個輸出信號送給后面的輸出邏輯部分，輸出邏輯提供禁止和斬波器功能所需的相序。為了獲得電機良好的速度和轉(zhuǎn)矩特性，相序信號是通過2個PWM斬波器控制，斬波器包含有一個比較器、一個觸發(fā)器和一個外部檢測電阻如圖2，晶片內(nèi)部的通用振蕩器提供斬波頻率脈沖,振蕩器輸出的振蕩脈沖頻率f由OSC的外接RC決定頻率=1/0.69RC。每個斬波器的觸發(fā)器由振蕩器的脈沖調(diào)節(jié)，當(dāng)負(fù)載電流提高時檢測電阻上的電壓相對提高，當(dāng)電壓達到Vref時(Vref是根據(jù)峰值負(fù)載電流而定的)，將觸發(fā)器重置，切斷輸出，直至第二個振蕩脈沖到來、此線路的輸出(即觸發(fā)器Q輸出)是一恒定速率的PWM信號，L297的CONTROL端的輸入決定斬波器對相位線A，B，C，D或抑制線INH1和INH2起作用。CONTROL為高電平時，對A，B，C，D有抑制作用；為低電平時，則對抑制線INH1和INH2有抑制作用，從而可對電機轉(zhuǎn)矩進行控制。

　　2 L298功能分析

　　L298芯片是一種高電壓、大電流雙H橋功率集成電路，可用來驅(qū)動繼電器、線圈、直流電機和步進電機等感性負(fù)載。它具有兩個抑制輸入來使器件不受輸入信號影響。每橋的三極管的射級是連接在一起的，相應(yīng)的外接線端可用來連接外設(shè)反饋電阻?？砂仓昧硪惠斎腚娫?，使邏輯能在低電壓下工作。L298的內(nèi)部邏輯框圖如圖3。

　　圖3 L298的內(nèi)部邏輯框圖

　　L298的邏輯真值表如圖4，當(dāng)EnA為低電平時，IN1、IN2輸入電平被抑制，橋路斷開，電機停止。當(dāng)EnA為高電平，IN1、IN2輸入電平為一高一低，電機正或反轉(zhuǎn)；IN1、IN2同為低電平或高電平,橋路斷開，電機停止。