摘要：給出一種基于LMDl8245型驅(qū)動(dòng)器的二相步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)方法．著重介紹LMD-18245的工作原理以及系統(tǒng)的硬件連接和軟件設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：LMDl8245；步進(jìn)電機(jī)；細(xì)分驅(qū)動(dòng)
引言
步進(jìn)電機(jī)在電腦繡花機(jī)等紡織機(jī)械設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用，這類步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)是保持轉(zhuǎn)矩不高，頻繁啟動(dòng)反應(yīng)速度快、運(yùn)轉(zhuǎn)噪音低、運(yùn)行平穩(wěn)、控制性能好、整機(jī)成本低。目前用于電腦繡花機(jī)的步進(jìn)電機(jī)多數(shù)為五相混合式步進(jìn)電機(jī)，目的是通過采用高相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來減小步矩角和提高控制精度，但是采用該種方式獲得的性能上的提高是有限的．而且成本也相對(duì)較高。采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以大大改善步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行品質(zhì)，減少轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，抑制振蕩，降低噪音，提高步矩分辨率。若采用反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，在性能明顯提高的同時(shí)還能大大降低產(chǎn)品的成本。
筆者采用美國國家半導(dǎo)體公司的LMDl8245型步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)了一種二相步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)器。
1 LMDl2845的特點(diǎn)及功能
LMDl2845是二相步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)電路，其全橋功率驅(qū)動(dòng)器集成了雙極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制電流所需的全部電路，并通過相同單穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)上的DMOS 功率開關(guān)在同一器件上構(gòu)建雙極CMOS控制和電流保護(hù)等功能的組合，同時(shí)采用創(chuàng)新的電流檢測方式，基本消除了功率損耗。一個(gè)LMDl8245能夠驅(qū)動(dòng)一相雙極性步進(jìn)電機(jī)繞組．當(dāng)其工作電壓達(dá)55V時(shí)，電流可達(dá)3A(峰值為6A)，其內(nèi)置的4位數(shù)／模轉(zhuǎn)換器提供了一種對(duì)電機(jī)電流的數(shù)字化控制，從而簡化了步進(jìn)電機(jī)全步、半步及細(xì)分驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)方式，而對(duì)于要求更高的細(xì)分驅(qū)動(dòng)應(yīng)用還可以通過外擴(kuò)DAC來實(shí)現(xiàn)。
1．1主要特點(diǎn)
●工作電壓可達(dá)55V，電流在3A連續(xù)可調(diào)；
●每個(gè)功率開關(guān)管具有很低的RDS(on)(通常為 0．312)；
●內(nèi)置箝位二極管；
●低損耗電流檢測方式；
●電機(jī)電流用數(shù)字或模擬控制；
OTI'[．及CMOS輸入兼容；
●在Ti=155~C~于自動(dòng)關(guān)斷；
●過流保護(hù)；
●消除浪涌電流；
●采用15引腳TO一220封裝。
1．2功能原理
LMDl8245主要由斷路放大器、電流感應(yīng)放大器、4位DAC、比較器、單穩(wěn)態(tài)及保護(hù)電路等部分組成，其功能和連接框圖如圖1所示。下面簡單介紹主要模塊的工作原理。
(1)斷路放大器
斷路放大器通過管理功率橋中的反饋驅(qū)動(dòng)開關(guān)來控制和限制電機(jī)線圈中的電流。功率橋由4個(gè)固態(tài)功率開關(guān)管(S1，S2，S3，S4)和4個(gè)H配置連接的二極管組成，如圖2所示�？刂齐娐窓z測電機(jī)線圈電流并和門限電流相比較。當(dāng)電機(jī)線圈電流保持在門限電流以下時(shí)，橋?qū)γ娴囊粋�(gè)源開關(guān)和一個(gè)關(guān)斷開關(guān)使得供電電壓加在線圈上，同時(shí)線圈電流快速增加到1／cc／R(R為線圈電阻)。一旦線圈電流超過門限電流，控制電路就關(guān)閉關(guān)斷開關(guān)一個(gè)固定的關(guān)斷時(shí)間。在關(guān)斷期間源開關(guān)和對(duì)面上位二極管將線圈短路，同時(shí)線圈電流續(xù)流并以指數(shù)衰減到零．在關(guān)斷時(shí)間的最后，控制電路將另一關(guān)斷開關(guān)打開．并且線圈電流再次快速增加到 I／cc／R。重復(fù)上述過程可以實(shí)現(xiàn)電流浪涌動(dòng)作，從而將線圈電流限制在門限電流．且只有當(dāng)線圈電流達(dá)到門限電流時(shí)浪涌電流才會(huì)發(fā)生。
(2)數(shù)／模轉(zhuǎn)換器(DAC)
DAC 的作用是在VOACREFD／16處浪涌設(shè)置門限電壓，其中D是與加在M4一M1上的二進(jìn)制數(shù)相等的十進(jìn)制數(shù)，M4是最高位。在要求更高的應(yīng)用中，外部： DAC能夠驅(qū)動(dòng)DAC REF輸入。DAC REF的最大直流電壓是12V，VDAC REF的合適電壓范圍是0V~5V。
（3）比較器、單穩(wěn)態(tài)及線圈電流浪涌門限
引腳CS OUT上電壓超出DAC的輸出電壓時(shí)，比較器觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)，單穩(wěn)態(tài)一旦被觸發(fā)就給控制邏輯提供關(guān)斷脈沖。在關(guān)斷脈沖期間，功率轎使電機(jī)線圈短路，從而引起線圈中的電流續(xù)流并衰減到零，通過連接在RC和地之間的一個(gè)并行阻容網(wǎng)絡(luò)，可將關(guān)斷及脈沖時(shí)間設(shè)置為1.1RC秒。綜上所述不難得出線圈電流約為（（VDAC REF D/16）/250×10-6×RS）時(shí)發(fā)生浪涌。
