兩相大功率步進電機驅動控制電路設計
摘要：單片機結合電機專用控制芯片L297組成兩相步進電機邏輯電路，控制大功率MO SFET管組成的H橋驅動電路，并采用R2110驅動功率管的柵極，簡化了功率驅動線路。驅動電路實
現了大功率恒流斬波驅動，同時采用細分控制方式，提高了控制精度；可用于大功率的自動化設備中。
關鍵詞：步進電機：細分控制：L297；R2110
0引 言
步進電機作為一種高精度的執行元件，廣泛應用于各種自動化控制系統中。隨著現代技術的發展，步進電機驅動與控制電路由分立元件向專用集成電路發展，不但給步進電機控制帶來極大方便，而且體積縮小，成本降低，性能改善，調整方便，大大提高了系統的可靠性和抗干擾性。用來控制步進電機的電驅動控制系統，包括前級的微功率控制電路、驅動電源和末級的功率驅動部分。前級控制電路容易實現集成，通常是模擬數字混合集成電路；對于小功率系統，末級驅動電路也已集成化。而對于大功率系統，末級功率驅動集成芯片少見且價格較高。本文采用L297控制由P,21 10和大功率場效應管組成的功率驅動電路，并結合單片機進行細分控制，改善了步進電機的運行品質。
1工作原理
細分驅動需要控制繞組電流的大小，有單電壓、串電阻驅動和斬波恒流驅動兩種方式。斬波
恒流驅動具有高頻響應好、輸出轉矩均勻、能消除共振現象等優點。本文選用此方式。在斬波恒流驅動電路中，繞組電流的大小取決于比較器的給定電壓，實際是對應各個電流臺階給比較器施加給定的電平。步進電機細分驅動原理如圖1所示。
環形分配器用來接受來自信息處理與控制單元的cP脈沖，并按步進電機狀態轉換表要求的狀態順序產生各相導通或截止的信號。每來一個脈沖，環形分配器的輸出就轉換一次。從環形分配器輸出的各相導通或截止的信號送入信號放大和處理級，結合給定的臺階電平，輸出有效的控制信號送入推動級。這中間一般既需要電壓放大，也需要電流放大。信號處理實現信號的轉換和合成功能，產生斬波、抑制等特殊功能的信號，從而產生特殊功能的驅動。推動級將信號進一步放大送入驅動級，有時它還具有電平轉換的作用。
2硬件電路
本文設計的兩相步進電機驅動硬件電路框圖
如圖2所示。
圖2兩相步進電機驅動框圖
2．1邏輯控制電路
應用L297可以很方便地對步進電機進行控制。
L297適用于雙極『生兩相步進電機或者單極性四相步進電機的控制。它的輸出信號驅動功率電路。此器件只需要時鐘、方向和模式輸入信號，相位由內部產生，可減輕微處理器的負擔和程序設計量。
L297的核心部分是一組譯碼器。它能產生各種所需的相序，有方向(cⅣ／ccⅣ)和HALF／FULL
及時鐘cP輸入，將譯碼器從一階梯推進至另一階梯。譯碼器有4個輸出點連接到輸出邏輯部分，提供抑制和斬波功能所需的相序。L297另一個重要組成是兩個控制相繞組電流的FWM斬波器，以獲得良好的矩頻特性。每個斬波器由一個比較器、一個Rs觸發器和外接采樣電阻組成，并設有一個公用振蕩器，向兩個斬波器提供觸發脈沖信號。當
時鐘振蕩器脈沖使觸發器置l、電機繞組相電流上升，采樣電阻尺。上電壓上升到基準電壓≮肘，比較器翻轉，使觸發器復位，功率晶體管關斷，電流下降，等待下一個振蕩脈沖的到來。這樣，觸發器輸出的是恒頻1WM信號，調制L297的輸出信號，繞組相電流峰值由f／。確定。f／。。由Mcu發出數字命令經DAc轉換得到．從而方便地獲得階梯電壓，產生階梯電流。此外L297也對電動機轉向和轉矩進行控制。
由于步進電機在轉速較高、變化較大的場合下有失步或堵轉的現象，在低速時甚至會振蕩”。。為了改善其運行品質，采用細分控制方法。步 |
