基于專用控制芯片的步進電機控制器
周雅莉
(北京機械工業(yè)學院，北京100085)
摘要：介紹以專用控制芯片pbd3517.pbl3770為核心構(gòu)成的兩相步進電機控制器的設(shè)計．主要涉及核心控制電路的構(gòu)成、同步化的改進及驅(qū)動電路的并聯(lián)使用，通過實驗證明該控制器簡單、實用。
關(guān)鍵詞；步進電動機，專用控制芯片，控制器
中圖分類號。tm383.6 文獻標識碼。a 文章編號：1001-6848(2000)03-0021-03
1 引 言
近年，隨著電子器件和永磁材料的發(fā)展，步進電動機的研究、生產(chǎn)及應(yīng)用保持著良好的發(fā)展勢頭，步進電動機系統(tǒng)已成為機電一體化元件和組件中應(yīng)用廣泛、產(chǎn)量較大的一個機種。步進電機控制器結(jié)構(gòu)有多種形式，最初是采用分立元件組成的龐大而復雜的模擬控制電路，由于調(diào)試難度大，穩(wěn)定性差，已逐漸被淘汰；以微機（單片機）為核心構(gòu)成的數(shù)字控制電路調(diào)速控制功能強，但存在著逞算速度慢的缺陷，一般只適用于復雜的運行控制場合；新型電機控制專用芯片的出現(xiàn)，給步進電機控制器的設(shè)計帶來極大的便利，這種集成模擬控制芯片控制功能強、保護功能完善、工作性能穩(wěn)定、組成的系統(tǒng)所需外圍電路簡單、抗干擾能力強，特別適合于對控制器體積、價格性能比要求較高的場合。
本文介紹以pbd3 517、pbl3770為核心構(gòu)成的兩相步進電機控制器的設(shè)計，主要涉及核心控制電路的構(gòu)成、同步化的改進及驅(qū)動電路的并聯(lián)使用。
2控制器電路
控制器電路構(gòu)成圖如圖1所示，圖中，pbd3 517是ericsson公司研制的步進電機控制器專用集成電路，其作用相當于一個環(huán)形脈沖分配器。其中dir控制電機的轉(zhuǎn)向，取1和取o時電機的轉(zhuǎn)向相反。step為步進脈沖信號輸入端，在每一個脈沖的下降沿，電機產(chǎn)生一步步進。hsm為半步或全步模式設(shè)置，hsm-o為半步運行模式，hsm=1為全步運行模式。inh為禁止信號端，inh=1關(guān)斷所有輸出。半步運行時a相及b相的零電流信號輸出端，為集電級開路輸出。pai、pbi為a相及b相輸出信號端，為集電級開路輸出。pbd3 517輸入和輸出信號之間的時序關(guān)系如圖2所示。
pbl3770為h橋的脈頻調(diào)制型開關(guān)放大器，電動機繞組外接于橋的輸出端ma、mb，當輸入邏輯的相位控制端phase為“1”時，電流從橋路輸出端ma經(jīng)繞組流向mb，當phase為“0”時，電流從mb流向ma。io .ii的邏輯狀態(tài)控制電動機繞組電流的大小。io/l一00時，獲得********的電流，k，1—10時，獲得百分之60的電流，獲得百分之20的電流，/o/l一11時，電動機電流為0。電流的具體數(shù)值由vr及rs決定。
依據(jù)圖2的時序圖，可得phase、1\10各信號的值如表1所示。由表1可得電機的磁場矢量圖如圖3所示。若電機處于全步運行狀態(tài)，則磁場的旋轉(zhuǎn)方向為1—3—5—7—1一…，其吸引轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子的步進進程也為1—3—5—7—1一…。若電機處于半步運行狀態(tài)，則磁場的旋轉(zhuǎn)方向為1—2—3—4-5—6—7—8-1一…，則轉(zhuǎn)子也按此順序步進。
3 同步化的改進
圖1所示為未同步的兩相步進控制器的電路圖。通常將控制電機一相繞組的電路稱為一個通道，則該電路包含兩個通道。將上面一路稱為通道1，下面一種稱為通道2。在大多數(shù)應(yīng)用中，非同步化操作不會引起什么問題，然而，在一些情況下，兩個通道之間的干攏可引起噪聲及電機的振動。通過使兩通道同步化會使噪聲和干擾降低。所謂同步化，就是使兩通道開關(guān)有一定的相移，通常180度效果較好。當兩通道未同步時，峰值供電電流為兩個通道電流的和。當相移180度，峰值供電電流為一個通道的供電電流。則高次諧波會明顯減小，這意味著降低了對電源濾波的要求，或同樣的濾波器能取得較好的濾波效果。與相鄰電路的磁場耦合噪聲也會相應(yīng)降低。同步化后的電路如圖4所示。采用的 |
