基于單片機與CPLD的步進電機PWM驅動技術

電流控制采用芯片TL084B實現。該芯片內部誤差放大器將電流給定和電流反饋進行比較，再和基準三角波進行作用，經過電流調節后輸出PWM信號，如圖4所示，輸出端得到脈寬調制信號。

2.2功率驅動電路

功率驅動電路采用三菱公司的IPM功率模塊PS21564。PS21564是專用的電機控制器，適用于三相步進電機控制。他內部有三個相互獨立的高低端輸出通道，可以驅動工作電壓不高于600 V的MOSFET和IGBT。他自身的工作電源電壓范圍13.5～16.5 V，輸出驅動信號電壓為20 V，輸出最大正向峰值電流為30 A，他的輸出驅動信號的最小上升時間為600 ns，最小下降時間為300 ns，可以在較高的頻率下工作。通過外接采樣電阻，當被驅動器件過流時，內部的過流保護電路就會封鎖輸出，從而保護功率器件不被損壞。應用HVIC實現集成電平轉移，高電平導通邏輯，可與DSP／MCU接口兼容。智能IPM功率模塊內置短路、欠壓保護電路，輸入信號端內置下拉電阻，外部無須再下拉電阻，熱阻低，易于散熱，2 500 V絕緣耐壓，驅動電路如圖5所示。

信號在CPLD內轉化為PS21564所需要的六路橋，經74HC14反相器輸入到PS21564，處理轉換成U，V，W來驅動電機。FO引腳為故障輸出，當為低電平時反饋給CPLD報警信號，CPLD收到信號后，關斷u_down，u_up，v_down，v_up，w_down，w_up，停止信號的傳送。

3結 語

利用本文設計的驅動器帶動90BYG306三相混合步進電機進行試驗，三相繞組用三角形接法，采用交流伺服控制原理，在控制方式上增加了全數字式電流環控制，三相正弦電流驅動輸出，使三相混合式步進電機低速無爬行、無共振區、噪音小。該系統具備細分和半流功能，多種細分選擇，最小步矩角可設置為0.036°。采用細分驅動后扭矩波動大大減小，從而消除了低頻振蕩對系統的影響，同時降低了高頻失步對系統的影響。單片機程序由ICCAVR編寫，復雜可編程邏輯器件程序由ISE 9.1i編寫。由于步矩角減小電機分辨率高，波形輸出穩定，電機運行更平滑，噪聲更小電機驅動平穩。另外驅動電路具備短路、過壓、欠壓、過熱等保護功能，可靠性高.