運動控制專用集成電路及應用（續6）
譚建成（廣州電器科學研究所)
【摘要】本文為“運動控制專用集成電路及應用（續5）”（見1993年《微電機》第3期）的續篇，介紹一種ixmsiso高性能微步距控制器的工作原理、特點及在步進電動機微步距控制中的應用。
【敘 詞】集成電路步進電動機／微步距控制器原理應用增益線性度百分之1. 6。
6 ixmsiso高性能雙pwm微步距控制器
ixms150是一種高性能cmos單片集成電路，它有兩路pwm輸出，可驅動兩個獨立的h橋，并進行精確的電流閉環控制，所以，它最適用于兩相步進電動機的微步距控制。由于它有高的精度，步進電機細分可做到超過250個微步，對于200步／r的常見的兩相混合式步進電機，細分可做到50000步／r。它不但大大改善了步進電機系統的運動分辯率，而且明顯減少了低速速度紋波和諧振。它也可以用來控制兩臺直流電動機，用于機器人、打印機、繪圖機、x-y平臺等兩坐標的位置控制系統。利用ixms150可減少元件成本、印刷電路板面積和設計時間，從而降低整個系統的成本，同時也提高了系統的可靠性。
6.1特點
·雙通道同步pwm輸出。
·寬頻率范圍20～400khz。
·輸入電流揩令范圍±2.0v，滿刻度。
·反饋電流信號范圍士0. 625v，滿刻度。
·兩通道增益偏差百分之一（可用外電路調整平衡）。
·前饋補償電動機電源變化
·每個h橋只要一個電流傳感電阻。
·兩級電流限制。
·欠電壓鎖定。
·對交流耦合柵極驅動的占空比限制。
·寬范圍的死區時間設定。
·有負電壓電源發生。
·單極性電源供電。
ixms150是24腳dip封裝。引腳說明見附表。表中有括號的表示b相通道的引腳，相應無括號的，則為a相通道的引腳。
6.3基本組成與工作原理
本集成電路的內部方框圖見圖1。它由5個主要部分組成。
·振蕩器與前饋電路
·控制電動機電流的模擬電路
·對h橋或電機非正常工作的保護電路
·pwm電路
·負偏壓電路
6.3.1振蕩器
內部振蕩器可由ro和co調整，它們決定了振蕩器的開關頻率、死區大小及9、10、15、16腳輸出信號的最小脈沖寬度。r的使用范圍是15～lookω，co的范圍是100～2000pf。
振蕩器頻率：
6.3.2前饋補償
對于固定頻率的pwm控制系統，其開環增益、電機電流變化速度、電流紋波都和供電電源電壓成正比。但增益隨電源電壓而變化，使這種系統難以設計，考慮最壞情況又限制了帶寬。因此，在本電路內采用了前饋技術進行補償，使開環增益與ffwd腳電壓成反比，通常此電壓僅是電機電源電壓的幾分之一。這樣，開環增益和電機電壓無關，系統帶寬可以增大。
在本ic中，振蕩器電壓波形的幅值，整個系統酌增益都被ffwd上的電壓調制。此電壓通常取3. 5v。引入前饋控制時，從電機供電電壓vhv的電阻分壓得到ffwd上的電壓vff。同時接有cf-fwd濾波電容，濾去vhv上的雜波。電容的選擇是，它與rffi∥rff2決定的濾波器時間常數（見圖2），應能濾去主電路開關頻率的噪聲，又不會改變120hz紋波。后者是60hz市電供電時vhv可能有的紋波分量。
6.3.3電流控制的模擬電路
ixms150有兩個相同的通道。每一通道的模擬電路 |
