基于SMA7029M的步進(jìn)電機驅動(dòng)設計
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步進(jìn)電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€(xiàn)位移的開(kāi)環(huán)控制元步進(jìn)電機件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，當步進(jìn)驅動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅動(dòng)步進(jìn)電機按設定的方向轉動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱(chēng)為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^(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；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機轉動(dòng)的速度和加速度，從而達到調速的目的。
1 步進(jìn)電機特點(diǎn)及驅動(dòng)
步進(jìn)電機受脈沖電流控制，每輸入一個(gè)脈沖電機轉軸步進(jìn)一個(gè)步距角增量。轉子的角位移正比于輸入脈沖的數量，轉子的角速度正比于輸入脈沖的頻率，轉子的旋轉方向取決于定子繞組的通電順序。在使用過(guò)程中步進(jìn)電機有一定的步距誤差，但沒(méi)有累計誤差。若維持控制繞組的電流不變，則步進(jìn)電機就可停在某一位置不動(dòng)。其按力矩產(chǎn)生的原理可分為反應式步進(jìn)電機和激磁式步進(jìn)電機。按輸出力矩大小可分為伺服式步進(jìn)電機和功率式步進(jìn)電機。
由于步進(jìn)電機是屬于感性器件，感抗與其輸入頻率是成正比。假設步進(jìn)電機的轉速增加，其感抗也會(huì )增大。該狀態(tài)下流入電機線(xiàn)圈的電流就會(huì )減小，電機的輸出扭力達不到要求輸出，嚴重的情況下會(huì )造成電機失步或者電機只振動(dòng)不轉。這就要求其驅動(dòng)電路能夠提供穩定的輸出電流，使步進(jìn)電機具有穩定的轉動(dòng)。一般設計中步進(jìn)電機驅動(dòng)都用采用三極管或者是用ULN2803IC等來(lái)驅動(dòng)，這些驅動(dòng)在實(shí)驗板或一些轉速不高、帶動(dòng)負載小的應用場(chǎng)所使用比較合適，在實(shí)際工作設計中遠遠達不到所需要求。針對這些問(wèn)題，各大公司陸續推出了專(zhuān)用的步進(jìn)電機驅動(dòng)芯片，簡(jiǎn)化其驅動(dòng)設計。Allegro公司的SMA7029M多芯片模塊就是一款性能使用簡(jiǎn)單控制優(yōu)良的步進(jìn)電機控制模塊，該多芯片模塊能為步進(jìn)電機提供穩定的輸出電流，使電機能夠穩定的轉動(dòng)。
2 步進(jìn)電機工作原理
通常電機的轉子為永磁體，當電流流過(guò)定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)會(huì )帶動(dòng)轉子旋轉一角度，使得轉子的一對磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一致。當定子的矢量磁場(chǎng)旋轉一個(gè)角度。轉子也隨著(zhù)該磁場(chǎng)轉一個(gè)角度。每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機轉動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數成正比、轉速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機就會(huì )反轉。所以可用控制脈沖數量、頻率及電動(dòng)機各相繞組的通電順序來(lái)控制步進(jìn)電機的轉動(dòng)。
步進(jìn)電機是一種感應電機，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機供電，步進(jìn)電機才能正常工作，驅動(dòng)器就是為步進(jìn)電機分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器
雖然步進(jìn)電機已被廣泛地應用，但步進(jìn)電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅動(dòng)電路等組成控制系統方可使用。因此用好步進(jìn)電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專(zhuān)業(yè)知識。
步進(jìn)電機作為執行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一， 廣泛應用在各種自動(dòng)化控制系統中。隨著(zhù)微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機的需求量與日俱增，在各個(gè)國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應用。
SMA7029M是專(zhuān)為高效率、高性能的兩相單極步進(jìn)電機設計的多芯片模塊，它采用功率FET技術(shù)和單片邏輯控制電路對完成步進(jìn)電機的運動(dòng)控制。同一系列的還有SLA7024M和SLA7026M，三個(gè)芯片模塊不同主要是在輸出額定電流（1.5 A或3.0 A）和包裝樣式上。
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