步進(jìn)電機控制器/驅動(dòng)器簡(jiǎn)化步進(jìn)電機系統設計

作者：時(shí)間：2014-03-17 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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Run和GoUntil命令用于使電動(dòng)機保持恒速旋轉，直到接到一條制動(dòng)命令 (適用于Run命令)或者有外部事件發(fā)生(適用于GoUntil)為止。當接收到一條制動(dòng)命令時(shí)，控制器執行下面兩種操作之一：緊急制動(dòng)或減速制動(dòng)。該器件還能執行緊急制動(dòng)或減速停止，然后提供三態(tài)輸出。

圖 2:典型運動(dòng)曲線(xiàn)

如圖3所示，使用一系列Run命令可以執行復雜的運動(dòng)。每接到一個(gè)新的Run命令后，控制器都會(huì )驅動(dòng)電機做加速或減速旋轉到新命令指定的位置，并以指定速度保持旋轉，直到接收到下一條Run命令或一條Stop命令為止。當接收到一條反向運轉命令時(shí)，電機減到最低速度，然后再向相反方向加速運轉。

const_spd_cmd

圖 3:多條Run命令可實(shí)現復雜運動(dòng)。

電壓控制式微步進(jìn)

通常情況下，步進(jìn)電機驅動(dòng)電路是電流式控制設計，電流控制器監測并控制繞組電流強度。這種結構讓設計人員能夠在寬轉速范圍內保持所需的轉矩，而且電源電壓波動(dòng)很小。這種設計非常適合全步和半步驅動(dòng)器，而且也易于實(shí)現。很多設計人員避免在微步進(jìn)驅動(dòng)器中使用電壓控制方式，因為電源電壓變化導致峰流有很大變化，而且，隨著(zhù)轉速提高，電機的反電動(dòng)勢（EMF ）也會(huì )增強。不過(guò)，利用數字控制技術(shù)可以修正這些不利因素。

為實(shí)現這種電壓控制式驅動(dòng)電路，需要利用一個(gè)PWM計數器/定時(shí)器電路來(lái)控制輸出脈寬，以數字方式設置輸出占空比。L6470通過(guò)在電機繞組上施加電壓來(lái)控制相電流。雖然不能直接控制相電流的幅度，但是，相電流與相電壓的大小、負載、轉矩、電機電學(xué)特性和轉速密切相關(guān)。有效輸出電壓與電機電源電壓和KVAL系數的積成正比。KVAL的取值范圍是電源電壓的0%到100%。在微步進(jìn)驅動(dòng)器中，這個(gè)最大值再乘以調制指數，可產(chǎn)生所選步數的正弦波。峰值電壓由下面的公式得出：

V_OUT = V_S ?K_VAL

KVAL值由下面的公式得出：

K_VAL = (I_pk x R)/V_s
其中:I_pk=所需的峰流
V_s=典型電源電壓
R= 電機繞組電阻

該器件的寄存器支持加速度、減速度、恒速運轉和保持位置等不同的 K_VAL設置，在運動(dòng)曲線(xiàn)每個(gè)部分輕松實(shí)現不同的轉矩設置。

BEMF補償

如果在整個(gè)轉速范圍內始終向電機供給相同的峰值電壓，隨著(zhù)電機轉速增加，電流強度會(huì )逐漸降低，因為電機的反電動(dòng)勢BEMF會(huì )顯著(zhù)降低施加到線(xiàn)圈上的電壓。圖4左邊的波形描述了沒(méi)有采用BEMF補償技術(shù)的電機工作狀況。從圖中不難看出，隨著(zhù)電機轉速增加，BEM以線(xiàn)性方式提高，因為線(xiàn)圈上的電壓是實(shí)際施加的相電壓與BEMF電壓的差值，所以電流將會(huì )降低。

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