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。步進原理即是按一定的順序向各個繞組通電流脈沖，以產生旋轉力矩帶動轉子旋轉。細分驅動就是當相鄰的兩相或多相繞組同時通電時，將原本一次到位的各相電流插入若干中間狀態，分成階梯，將離散變化的數字量連續化心’。利用單片機和兩片L297即可組成細分電路。在電路設計中采用單片機產生與L297相序一致的細分參考電壓p 0，由P0口輸出相應的數組值經DA(20832的數模轉換后送給L297。轉換電路如圖3所示。采用雙緩沖方式接口，同步輸出兩組值。分別送給兩片L297的k習『腳。

 由兩片L297分別產生細分控制兩個回路需要的邏輯信號，如圖4所示。其中尺4和尺5分別是兩個回路的檢測電阻。vl和v2是經DA轉換得到的所需的臺階電平。
2．2功率驅動電路
    由于兩相步進電機雙極性驅動效率比單極性驅動要高，故采用雙H橋驅動結構。開關管選用功率MOsFET(RF450)。它的特點是開關頻率高，****可達幾百千赫。峰值電壓達到500 v，峰值電流達到14 A。完全滿足大功率步進電機的需求。RF450的驅動電路采用R2110柵極驅動器。該芯片是一種雙通道、柵極驅動、高壓高速功率器件的單片式集成驅動模塊。在芯片中采用了高度集成的電平轉換技術，大大簡化了邏輯電路對功率器件的控制要求，同時提高了驅動電路的可靠性。尤其是上管采用外部白舉電容上電，使得驅動電源
數目較其他℃驅動大大減少。

    IR2110的主要特性有口’：內部應用自舉技術未實現同一集成電路，可同時輸出兩個驅動逆變橋中高壓側和低壓側的通道信號。它的內部為自
舉操作設計了懸浮電源，懸浮電源保證了直接可用于母線電壓為．4 v、500 v的系統中未驅動功率。MOSFET或I(BT。同時器件本身允許驅動信號的電壓上升率達．50 p s、+50 v／s，故保證了芯片自身有整形功能，實現了不論其輸入信號前沿的陡度如何，都可保證加到被驅動MOsFET或113．BT柵極上的驅動信號前后沿很陡，這樣可極大地
減少被驅動功率器件的開關時間，降低開關損耗。器件的功耗很小，可極大地減少應用它來驅動MO s器件時柵極驅動電路的電源容量。從而減小柵極驅動電路的體積和尺寸。R2110的合理設計，使其輸入級電源與輸出級電源可應用不同的電壓值，這樣就保證了其輸入與(MOs或TⅡ電平兼容，而輸出具有較寬的驅動電壓范圍。而且它身可對輸入的兩個通道信號之間產生合適的延時，保證了加到被驅動的逆變橋中同橋臂上的兩個功率器件的驅動信號之間有一互鎖時間間隔，因而防止了被驅動的逆變橋中兩個功率器件同時導通，發生直流電源直通而短路的危險。    功率驅動電路如圖5所示。柵極驅動部分中(112為自舉電容vCc經Dll、(112以及下端的開關管給(112充電，以確保下管關閉、上管導通時，上管的柵極靠(112上足夠的儲能未驅動。在IR2110上側和下側的輸出端分別加一個電阻，確保上下管不會直通，并且在功率管的柵極加穩壓二極管作為保護，以免高壓損壞功率管。右側結構與左側對稱。主驅動電路采用兩個獨立的H橋結構。每個橋由4個功率管組成。每個功率管上都反向并聯一只二極管作為續流使用。左上管和右下管導通時，電流經左上管．電機繞組．右下管到地，右上管和左下管導通時，電流經右上管．電機繞組．左下管到地，電機繞組中流過方向相反的電流。

3軟件組成 

     兩相步進電機基本的控制方式有三種：    其中，+A+B和．A．B分別代表A相和B相正 整步：    向通電和反向通電。整步工作方式和半步工作方單相勵磁兩拍：+A  +B  ．A  ．B。    式都可以由L297方便的實現。而半步工作狀態的雙相勵磁兩拍：  +A+B    +B．A    ．A．B    步距角小，更有利于細分控制。以半步工作方式B+A。    為例，4細分時各相通電時序圖如圖6。

由于使用了L297來實現相序分配，使軟件的工作量大大減少，并且提高了系統的可靠性。由此根據時序圖就可以很容易地編寫出步進電機的控制程序，固化在單片機中在中斷程序里調用。系統程序框圖如圖7所示。
       

  以P1．1作為L297皿OcK的輸入，P1．0和P1．3分別為CⅣ和HALF引腳的輸入，在模式初始化中選擇步進電機的工作方式和轉向。外部脈沖從單片機的外部中斷口送入，在中斷程序中進行計數，查表，輸出有效數據，這樣使得步進電機驅動控制電路能夠更好的與其他用途接口，方便地進行調速控制。
4結論
    由單片機和L297組成邏輯控制電路，只需要
較少的輸入信號，相位由L297內部產生，減輕了片機和程序設計的負擔。用兩片L297分別控制兩相步進電機的兩個繞組，由單片機輸出根據相序得到的數據，經D／A轉換送到L297實現了細分控制，能夠實現256細分，有效地改善了步進電機的運行品質。可以在應用中根據實際情況選擇細分數。而由R2110和大功率MOsFET管組成的功率電路可以驅動大電壓、大電流的步進電機，具有快速完整的保護功能，極大地縮小了印制電路板尺寸。該系統簡單可靠，能夠用于大功率自動化設備中。

參考文獻
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