步進電機控制器4型

基本介紹

1、步進電機驅(qū)動電路

在H橋電路的基礎(chǔ)上設(shè)計步進電機驅(qū)動電路。采用分立元件MOS管搭建雙H橋驅(qū)動電路是成熟的電機控制方案，電路不復(fù)雜，性能可靠，根據(jù)MOS管的不同工作電流的上限甚至可以高達(dá)數(shù)十安培，是理想的步進電機驅(qū)動器方案。MOS管H橋驅(qū)動電路有NMOS構(gòu)型和PMOS+NMOS構(gòu)型，全NMOS管H橋?qū)娮韪?，但上橋臂的NMOS管的導(dǎo)通電壓高于電源電壓，需要額外的升壓電路，這樣增加了電路的復(fù)雜程度和成本，我們采用PMOS+NMOS構(gòu)型方式搭建雙H橋步進電機驅(qū)動電路，電路更簡潔，成本更低；且在這樣的小電流工作場合，PMOS所增加的導(dǎo)通損耗可以忽略不計。驅(qū)動電路與MCU之間進行光電隔離，選用廣泛使用的低成本光耦PC817。加入雙輸入四通道與門（74HC08D），為驅(qū)動電路添加使能的功能，即只有在使能的前提下，四路控制信號才是有效的，使步進電機運行更安全穩(wěn)定MOS管選用IRF5305和IRF1205，其參數(shù)為55V、110A，TO252貼片封裝。步進電機驅(qū)動電路原理圖如圖所示。

2、電機參數(shù)測量電路

為了實時監(jiān)測步進電機的運行狀態(tài)是否正常，為驅(qū)動器設(shè)計了電機參數(shù)測量功能、通過實時監(jiān)測電機的工作電壓、工作相電流和機殼溫度來實時獲取電機的運行參數(shù)，保證電機運行安全穩(wěn)定。

電機電流采樣電阻選用康銅電阻，一端連接H橋下方，另一端接GND，其工作溫度范圍寬，溫度系數(shù)僅為-40~40*10-6/℃，是高精度電流采樣電阻的理想選擇。電壓電流信號調(diào)理電路采用LM324運放搭建，電壓跟隨后送入MCU，由MCU內(nèi)置10Bit A/D轉(zhuǎn)換器進行A/D采樣。機殼溫度監(jiān)測選用數(shù)字溫芯片DS18B20，將其貼至電機外殼表面，實時監(jiān)測溫度參數(shù)并送入MCU。電機參數(shù)檢測電路原理圖如圖所示。在進行電路設(shè)計時，使用0歐姆電阻將模擬地（AGND）和數(shù)字地（GND）單點連接，以降低相互干擾，提高電路性能。步進電機控制器4型