基于THB6064H的步進(jìn)電機閉環(huán)控制電路設計

摘要：提出基于大電流步進(jìn)電機驅動(dòng)芯片THB6064H的步進(jìn)電機閉環(huán)控制系統的電路設計方案。整個(gè)控制系統主要包括基于THB6064H的驅動(dòng)電路部分、基于單片機的控制電路部分和基于增量式旋轉編碼器的反饋環(huán)節。將控制器與驅動(dòng)器做成一體化，實(shí)現對步進(jìn)電機的閉環(huán)控制，使控制精度大大提高。
關(guān)鍵詞：THB6064H；步進(jìn)電機；閉環(huán)

引言
步進(jìn)電機是將電脈沖信號轉換成角位移或線(xiàn)位移的一種裝置。它產(chǎn)生的位移與輸入脈沖數嚴格成正比，平均轉速與輸入脈沖的頻率成正比，具有結構簡(jiǎn)單、可靠性高和成本低的特點(diǎn)。由于步進(jìn)電機沒(méi)有積累誤差，容易實(shí)現較高精度的位移和速度控制，被廣泛用于精確控制領(lǐng)域。由步進(jìn)電機與驅動(dòng)電路組成的開(kāi)環(huán)數控系統簡(jiǎn)單并且價(jià)格低廉，但有時(shí)存在振蕩和失步現象，故在復雜電磁環(huán)境下或是對精度要求較高的場(chǎng)合下，必須加入反饋電路組成高性能的閉環(huán)數控系統。本文采用旋轉編碼器作為反饋器件對步進(jìn)電機實(shí)行閉環(huán)控制。

1 THB6064H簡(jiǎn)介
THB6064H是在東芝公司2009年主推的TB6560AHQ的基礎上開(kāi)發(fā)的一款PWM斬波型兩相步進(jìn)電機驅動(dòng)芯片。該芯片配合簡(jiǎn)單的外圍電路即可設計出高性能、多細分、大電流的驅動(dòng)電路，在低成本、低振動(dòng)、低噪聲、高速度的設計中應用效果較佳。其主要參數和性能指標有：雙全橋MOSFET驅動(dòng)，低導通電阻Ron=0．4Ω(上橋+下橋)，高耐壓50 V DC，大電流4．5 A(峰值)；多種細分可選(1／2、1／8、1／10、1／16、1／20、1／32、1／40、1／64)，自動(dòng)半流鎖定功能，衰減方式連續可調；內置高溫保護及過(guò)流保護，當溫度高于170℃時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)所有輸出；封裝形式為HZIP25-P-1．27封裝。

2 控制原理
本文的步進(jìn)電機閉環(huán)控制方法采用核步法。核步法的控制思想是從簡(jiǎn)化控制系統出發(fā)，利用核步計數器對系統位置進(jìn)行跟蹤監視，即時(shí)發(fā)出反饋控制信號，從而完成對位置的控制。其基本原理如圖1所示。單片機接收來(lái)自上位機的時(shí)序脈沖信號和方向信號，經(jīng)驅動(dòng)放大后送往步進(jìn)電機來(lái)控制步進(jìn)電機工作；步進(jìn)電機帶動(dòng)編碼器同軸旋轉，由編碼器檢測轉角度，并以脈沖的形式反饋到單片機進(jìn)行核步計數；單片機根據脈沖反饋當量值與給定值進(jìn)行比較，按照核步算法發(fā)出控制指令。如果發(fā)生丟步，單片機就會(huì )根據差值繼續發(fā)送脈沖，把丟掉的步數補上，從而完成步進(jìn)電機轉動(dòng)位置的閉環(huán)控制。