基于STM32F103RB的兩相混合式步進(jìn)電機細分驅動(dòng)器設計

3．1 輸入信號
在硬件設計中，需要從外部輸入3種信號：Enable使能信號、Dir電機轉向信號以及Frequency速度脈沖信號。Enable信號為使能信號，為防止電機在停止時(shí)，定子繞組仍然通電造成的電機發(fā)熱而設置的電機轉子斷電信號。Dir信號控制電機的轉向；而Frequency信號為外部控制器件發(fā)出的方波脈沖信號，此信號的頻率將決定電機的轉速，3個(gè)控制信號均由光耦與內部隔離。驅動(dòng)器上電前需通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設置細分數和限流值，目前細分最多支持16細分，限流值一般為電機繞組可承受的最大電流的1．2倍左右，可以設置6檔限流值。驅動(dòng)器最大可承受4 A的電流。
3．2 系統電源
驅動(dòng)系統的電源由一個(gè)外部輸入的24～48V的直流電源輸入接線(xiàn)端，然后通過(guò)BUCK降壓芯片至5 V為內部光耦、比較器和運放供電，然后將5 V通過(guò)LDO降至3.3 V給MCU供電，這樣MCU能獲得相對干凈的電源。另一路外部電源經(jīng)過(guò)電阻分壓，產(chǎn)生一個(gè)15 V電源用于MOSFET驅動(dòng)芯片IR2010的供電。
3．3 驅動(dòng)電路
MOSFET驅動(dòng)部分采用IR公司的IR2101S驅動(dòng)芯片來(lái)驅動(dòng)雙H橋，從而靠雙H橋來(lái)控制一個(gè)四線(xiàn)制步進(jìn)電機。IR2101是IR公司生產(chǎn)的一款高性?xún)r(jià)比驅動(dòng)器，使用方法非常簡(jiǎn)單，性?xún)r(jià)比高，能輸出100～210 mA電流。IR2101驅動(dòng)器可驅動(dòng)一組功率管，整個(gè)功率電路需4片即可，這樣不但節約制造成本，而且還提高系統穩定性。其驅動(dòng)電路如圖4所示。

3．4 電流檢測和過(guò)流保護
本系統使用采樣電阻來(lái)采集經(jīng)過(guò)H橋(即電機的定子電流)。此處采樣電阻阻值比較大時(shí)，會(huì )使電阻分壓過(guò)大，造成H橋的低端電壓高于地電壓，影響系統的穩定性，而阻值太小又會(huì )使信號過(guò)小影響檢測精度，所以本系統選用0．1Ω電阻作為采樣電阻。然后經(jīng)過(guò)LMV358放大后，成為0～3 V的電壓信號，在經(jīng)過(guò)一個(gè)跟隨器后，進(jìn)入MCU片上AD，進(jìn)行數模轉換，放大后的信號還連接一個(gè)比較器用于過(guò)流保護。

4 系統軟件設計
系統軟件主程序框圖如圖5和圖6所示，圖5為主程序軟件框圖，圖6為ADC中斷軟件流程圖。