基于专用控制芯片的步进电机控制器
周雅莉
(北京机械工业学院,北京100085)
摘要:介绍以专用控制芯片pbd3517.pbl3770为核心构成的两相步进电机控制器的设计.主要涉及核心控制电路的构成、同步化的改进及驱动电路的并联使用,通过实验证明该控制器简单、实用。
关键词;步进电动机,专用控制芯片,控制器
中图分类号。tm383.6 文献标识码。a 文章编号:1001-6848(2000)03-0021-03
1 引 言
近年,随着电子器件和永磁材料的发展,步进电动机的研究、生产及应用保持着良好的发展势头,步进电动机系统已成为机电一体化元件和组件中应用广泛、产量较大的一个机种。步进电机控制器结构有多种形式,最初是采用分立元件组成的庞大而复杂的模拟控制电路,由于调试难度大,稳定性差,已逐渐被淘汰;以微机(单片机)为核心构成的数字控制电路调速控制功能强,但存在着逞算速度慢的缺陷,一般只适用于复杂的运行控制场合;新型电机控制专用芯片的出现,给步进电机控制器的设计带来极大的便利,这种集成模拟控制芯片控制功能强、保护功能完善、工作性能稳定、组成的系统所需外围电路简单、抗干扰能力强,特别适合于对控制器体积、价格性能比要求较高的场合。
本文介绍以pbd3 517、pbl3770为核心构成的两相步进电机控制器的设计,主要涉及核心控制电路的构成、同步化的改进及驱动电路的并联使用。
2控制器电路
控制器电路构成图如图1所示,图中,pbd3 517是ericsson公司研制的步进电机控制器专用集成电路,其作用相当于一个环形脉冲分配器。其中dir控制电机的转向,取1和取o时电机的转向相反。step为步进脉冲信号输入端,在每一个脉冲的下降沿,电机产生一步步进。hsm为半步或全步模式设置,hsm-o为半步运行模式,hsm=1为全步运行模式。inh为禁止信号端,inh=1关断所有输出。半步运行时a相及b相的零电流信号输出端,为集电级开路输出。pai、pbi为a相及b相输出信号端,为集电级开路输出。pbd3 517输入和输出信号之间的时序关系如图2所示。
pbl3770为h桥的脉频调制型开关放大器,电动机绕组外接于桥的输出端ma、mb,当输入逻辑的相位控制端phase为“1”时,电流从桥路输出端ma经绕组流向mb,当phase为“0”时,电流从mb流向ma。io .ii的逻辑状态控制电动机绕组电流的大小。io/l一00时,获得********的电流,k,1—10时,获得百分之60的电流,获得百分之20的电流,/o/l一11时,电动机电流为0。电流的具体数值由vr及rs决定。
依据图2的时序图,可得phase、1\10各信号的值如表1所示。由表1可得电机的磁场矢量图如图3所示。若电机处于全步运行状态,则磁场的旋转方向为1—3—5—7—1一…,其吸引转子旋转,转子的步进进程也为1—3—5—7—1一…。若电机处于半步运行状态,则磁场的旋转方向为1—2—3—4-5—6—7—8-1一…,则转子也按此顺序步进。
3 同步化的改进
图1所示为未同步的两相步进控制器的电路图。通常将控制电机一相绕组的电路称为一个通道,则该电路包含两个通道。将上面一路称为通道1,下面一种称为通道2。在大多数应用中,非同步化操作不会引起什么问题,然而,在一些情况下,两个通道之间的干拢可引起噪声及电机的振动。通过使两通道同步化会使噪声和干扰降低。所谓同步化,就是使两通道开关有一定的相移,通常180度效果较好。当两通道未同步时,峰值供电电流为两个通道电流的和。当相移180度,峰值供电电流为一个通道的供电电流。则高次谐波会明显减小,这意味着降低了对电源滤波的要求,或同样的滤波器能取得较好的滤波效果。与相邻电路的磁场耦合噪声也会相应降低。同步化后的电路如图4所示。采用的 |