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基于TB6560的步進(jìn)電機驅動(dòng)電路設計
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時(shí)間：2010-02-05
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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引言
步進(jìn)電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。驅動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號后，驅動(dòng)步進(jìn)電機按設定的方向轉動(dòng)一個(gè)固定的角度。首先，通過(guò)控制脈沖個(gè)數來(lái)控制角位移量，從而達到準確定位的目的；其次，通過(guò)控制脈沖頓率來(lái)控制電機轉動(dòng)的速度和加速度，從而達到涮速的目的。目前，步進(jìn)電機具有慣量低、定位精度高、無(wú)累積誤差、控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在機電一體化產(chǎn)品中應用廣泛，常用作定位控制和定速控制。步進(jìn)電機驅動(dòng)電路常用的芯片有L297和L298組合應用、3977、8435等，這些芯片一般單相驅動(dòng)電流在2 A左右，無(wú)法驅動(dòng)更大功率電機，限制了其應用范圍。本文基于東芝公司2008年推出的步進(jìn)電機驅動(dòng)芯片TB6560提出了一種步進(jìn)電機驅動(dòng)電路的設計方案。
1步進(jìn)電機驅動(dòng)電路設計
1.1 TB6560簡(jiǎn)介
TB6560是東芝公司推出的低功耗、高集成兩相混合式步進(jìn)電機驅動(dòng)芯片。其主要特點(diǎn)有：內部集成雙全橋MOSFET驅動(dòng)；最高耐壓40 V，單相輸出最大電流3.5 A(峰值)；具有整步、1／2、1／8、1／16細分方式；內置溫度保護芯片，溫度大于150℃時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)所有輸出；具有過(guò)流保護；采用HZIP25封裝。TB6560步進(jìn)電機驅動(dòng)電路主要包括3部分電路：控制信號隔離電路、主電路和自動(dòng)半流電路。
1.2步進(jìn)電機控制信號隔離電路
步進(jìn)電機控制信號隔離電路如圖1所示，步進(jìn)電機控制信號有3個(gè)(CLK、CW、ENABLE)，分別控制電機的轉角和速度、電機正反方向以及使能，均須用光耦隔離后與芯片連接。光耦的作用有兩個(gè)：首先，防止電機干擾和損壞接口板電路；其次，對控制信號進(jìn)行整形。對CLK、CW信號，要選擇中速或高速光耦，保證信號耦合后不會(huì )發(fā)生滯后和畸變而影響電機驅動(dòng)，且驅動(dòng)板能滿(mǎn)足更高脈沖頻率驅動(dòng)要求。本設計中選擇2片6N137高速光耦隔離CLK、CW，其信號傳輸速率可達到10 MHz，1片TLP521普通光耦隔離ENABLE信號。應用時(shí)注意：光耦的同向和反向輸出接法；光耦的前向和后向電源應該是單獨隔離電源，否則不能起到隔離干擾的作用。
1.3步進(jìn)電機主電路
如圖2所示，步進(jìn)電機主電路主要包括驅動(dòng)電路和邏輯控制電路兩大部分。
驅動(dòng)電路電源采用28 V，電壓范嗣為4.5～40 V，提高驅動(dòng)電壓可增大電機在高頻范圍轉矩的輸出，電壓選擇要根據使用情況而定。VMB、VMA為步進(jìn)電機驅動(dòng)電源引腳，應接入瓷片去耦電容和電解電容穩壓。OUT_AP、OUT_AM、OUT_BP、OUT_BM引腳分別為電機2相輸出接口，由于內部集成了續流二極管，這4個(gè)輸出口不用像東芝公司的8435驅動(dòng)芯片那樣外接二極管，從而極大地減小電路板的布線(xiàn)空間。NFA、NFB分別為電機A、B相最大驅動(dòng)電流定義引腳，最大電流計算公式為IOUT(A)=0.5(V)／RNF(Ω)，若預先定義電機每相的最大驅動(dòng)電流為2.5 A，取RNF=0.2 Ω，則PGNDA、PGNDB、SGND分別為電機A、B相驅動(dòng)引腳地和邏輯電源地。
邏輯控制電路電源為5 V，VDD為邏輯電源引腳，應接入去耦電容和旁路電容減小干擾噪聲；M0、PROTECT為工作狀態(tài)和過(guò)流保護指示燈；RESET為芯片復位腳，低電平有效；OSC所接電容的大小決定了斬波器頻率，推薦100～1 000 pF，斬波頻率為400～44 kHz；M2、M1為細分設置引腳，外接撥碼開(kāi)關(guān)可設定不同的細分值，如整步、半步、1／8細分、1／16細分。由于步進(jìn)電機在低頻工作時(shí)，有振動(dòng)大、噪聲大的缺點(diǎn)，需要細分解決。
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