步進電機驅動器的關鍵技術分析

　　3 二相步進電機驅動器的總體設計方案

　　3．1 系統設計框圖

　　如圖8所示，控制板信號經過光耦隔離與單片機中斷口相連。

單片機根據收到的脈沖信號進行脈沖信號分配，確定各相通電順序，并與CPLD里面的D觸發器相連；同時根據用戶設定的電流值和細分數通過SPI口與D／A轉換器AD5623通信，得到設定的電流值(實際上是電流對應的電壓值)。

　　AD5623輸出的值為期望的電流對應的電壓值，它必須與從功率模塊檢測得到的電流對應的電壓值進行比較，并把比較結果與CPLD里面的D觸發器CLR引腳相連。

　　CPLD與電流、細分設定的撥碼開關相連，把得到的值通過SPI口傳給單片機；以D觸發器為核心的控制邏輯，根據單片機的各相通電順序和比較器MAX907的比較結果確定各功率管的開關。

　　 功率驅動模塊直接與電機相連，驅動電機。采用8個MOS管IRF740構成2個H橋雙極型驅動電路。IRF740最高可承受400 V電壓和10 A電流，開關轉換時間不會超過51 ns，管子導通電壓Vgs的取值范圍為4～20 V。

　　3．2 細分關鍵技術方案

　　“額定電流可調的等角度恒力矩細分”驅動方法的實質是恒流控制，關鍵是電流的精確控制，必須同時滿足以下各個條件：

　　①D／A轉換器輸出的電流值必須與期望值相當接近，而且轉換速度要快。該系統采用ADI公司的AD5623，12位精度，分成4 096個等級，滿足了200細分的高精度要求；2路D／A輸出滿足兩相的要求；SPI口通信，頻率高達50 MHz，建立時間快，同時單電壓供電，連接簡單。

　　②檢測到的電流必須能正確地反映此時的相電流。由于電機的相電流通常很大，電壓很高，檢測有一定的難度。常用的檢測方法有外接標準小電阻，電路簡單，但干擾比較大，準確性比較差；霍爾傳感器檢測準確，干擾小，連接也不復雜，所以該驅動器采用霍爾傳感器。

　　③比較器分辨率要高，轉換速度快。MAX907的建立時間只需12 ns，比較的電壓只要相差2 mV即可檢測出來(最大不超過4 mV)，反應非常靈敏。

　　④控制功率管開關的邏輯電路要有很高的實時性，保證相電流在設定電流上下做很小的波動，以免引起浪涌，干擾控制電路。

　　本文采用Xilinx公司的CPLD芯片XC9572。以D觸發器為核心的控制電路全部由CPLD完成，CPLD代替了各種分立元器件，結構簡單，連接方便。圖9是控制電路的邏輯圖。

如圖9