步進(jìn)電機(jī)的相數(shù):是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù),目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同,其步距角也不同,一般二相電機(jī)的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72° 。
二相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路是一種電子系統(tǒng),它接收來(lái)自控制器(如微控制器或運(yùn)動(dòng)控制卡)發(fā)出的低功率數(shù)字信號(hào)(步進(jìn)脈沖和方向信號(hào)),并將其轉(zhuǎn)換和放大成足夠的功率(電壓和電流)以及精確的電平切換順序,來(lái)驅(qū)動(dòng)二相步進(jìn)電機(jī)的兩相繞組(通常稱為A和B相),從而使電機(jī)轉(zhuǎn)子按照控制信號(hào)的指令精確地旋轉(zhuǎn)步進(jìn)角度或保持位置。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),它充當(dāng)控制器和電機(jī)本身之間的“翻譯”和“動(dòng)力放大器”??刂破髡f(shuō)“走一步”或“反轉(zhuǎn)”,驅(qū)動(dòng)電路就指揮電機(jī)完成這個(gè)動(dòng)作。
一個(gè)典型的二相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路主要由以下幾個(gè)功能模塊組成。下面結(jié)合一個(gè)基于集成驅(qū)動(dòng)器IC(如A4988、DRV8825、TMC2208等)的簡(jiǎn)化原理圖進(jìn)行解析:
(請(qǐng)注意:此圖非常簡(jiǎn)化,實(shí)際電路會(huì)根據(jù)具體驅(qū)動(dòng)器IC有所不同,但核心概念一致)
這是電路的核心部件。它將控制器發(fā)出的簡(jiǎn)單指令(步、方向、使能)解碼,并生成精確的、時(shí)序控制下的
IC會(huì)通過(guò)檢測(cè)外部功率MOSFET Source極(源極)和GND之間串聯(lián)的
電壓決定)時(shí),IC內(nèi)部的比較器會(huì)觸發(fā),驅(qū)動(dòng)IC會(huì)快速暫時(shí)關(guān)閉對(duì)應(yīng)的MOSFET,阻止電流繼續(xù)上升。當(dāng)電流降低到一定程度后,重新打開MOSFET。
。通過(guò)調(diào)整內(nèi)部DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)輸出,使每相的PWM占空比精細(xì)變化,從而讓相電流在+
之間連續(xù)變化,模擬出近似的正弦波電流(每個(gè)方框代表一次整步的電流波形)。通過(guò)MS1、MS2、MS3等引腳的高低電平組合來(lái)選擇微步模式(如1/2, 1/4, 1/8, 1/16等)。微步大大提高了電機(jī)運(yùn)行的平滑度和定位分辨率。
IC內(nèi)部通常集成溫度傳感器和過(guò)流檢測(cè)電路。在過(guò)熱或過(guò)流時(shí)(如電機(jī)堵轉(zhuǎn)),會(huì)自動(dòng)關(guān)閉功率輸出并可能通過(guò)
給H橋和電機(jī)供電的高電壓大電流主電源(如24V, 36V, 48V)。容量要足夠。
之間,靠近驅(qū)動(dòng)器IC和功率級(jí)。主要作用是提供短時(shí)峰值電流(MOSFET開通瞬間需要大電流),吸收電機(jī)繞組續(xù)流時(shí)的反向電動(dòng)勢(shì)能量,平緩電源波動(dòng)。容量通常是100uF到1000uF或更大。
IC引腳處。主要作用是濾除高頻開關(guān)噪聲。容量通常在0.1uF - 10uF。
) 引腳的電平(高或低),來(lái)選擇所需的微步分辨率(如全步、1/2步、1/4步、1/8步、1/16步)。
的每個(gè)上升沿觸發(fā)一次步進(jìn)動(dòng)作,內(nèi)部邏輯根據(jù)方向和當(dāng)前微步模式,確定下一步應(yīng)給A相和B相設(shè)定的
時(shí),IC會(huì)暫時(shí)關(guān)閉對(duì)應(yīng)相位的輸出MOSFET(稱為斬波斬波)。當(dāng)電流下降到某個(gè)下限值時(shí),再次開啟MOSFET(PWM模式)。這種快速開關(guān)實(shí)現(xiàn)了
精確控制的兩相電流按設(shè)定的序列變化(如兩相正弦波電流的90度相位差),在電機(jī)氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的合成磁場(chǎng),吸引轉(zhuǎn)子(帶永磁體)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步進(jìn)角或微步角度。
如檢測(cè)到持續(xù)過(guò)流或溫度過(guò)高,驅(qū)動(dòng)器IC會(huì)自動(dòng)關(guān)閉功率輸出(斷開MOSFET)并可能報(bào)告錯(cuò)誤狀態(tài)。
關(guān)鍵點(diǎn):二相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的核心在于驅(qū)動(dòng)芯片的智能電流控制功能和精確的時(shí)序生成能力,以及H橋功率級(jí)的執(zhí)行能力。微步技術(shù)極大地提升了電機(jī)運(yùn)動(dòng)的平滑性和精度。
根據(jù)我讀的《步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用技術(shù)》這本書,進(jìn)行的學(xué)習(xí)過(guò)程中的知識(shí)記錄和心得體會(huì)的記錄。 前言 基本信息 前言說(shuō)明 三相