新颖的串行控制步进电机驱动器
- 格式:doc
- 大小:398.00 KB
- 文档页数:10
摘要:MC33991是Motorola公司生产的两相步进电机驱动器,可以准确地控制步进电机的运动并及时反馈步时电机的工作状态。
该电路有良好的抗干扰能力,可以灵活地控制驱动步时电机,是汽车电子设备特别是汽车仪表中的理想驱动器。
关键词:步时电动机驱动器SPIMC33991汽车仪表1MC33991的主要特点MC33991是单独封装、通过SPI(同步串行外设接口)进行通信、可同时控制二个步进电机的驱动电路。
该电路由4个可驱动线圈的功率H桥和辅助逻辑控制器组成。
每组H桥的驱动可用来控制步时电机的速度、旋转方向及每相线圈中电流的大小。
MC33991有良好的抗干扰能力,可以十分灵活地驱动步进电机,因此是汽车电子设备特别是汽车仪表的理想驱动器。
只要做一些外围设备的改进,该电路也可以仿照气隙磁通的运行,把普通电机转化为步进电机来控制。
MC33991的特性如下:•最小的上层处理器(不需其他外设即可直接驱动电机);•仿效普通电机的运动进行控制,使电机有完美的动态和静态性能;•有4096个静态指示位置;•最大指针扫过范围为340°;•最大指针速度为400deg/s;•最大指针加速度为4500deg/s2;•应用微步距控制技术(每步细分为12个微步);•指针回零校准;•有16位SPI;•内部时钟校准;•睡眠模式下的耗电量较小。
内韶晶撮GADMC33991的内部结构框图2结构原理与引脚功能2.1内部结构MC33991的内部结构框图如图1所示,它由PI 、逻辑电路、电压/温度检测及功率H 桥等模块组成。
MC33991主控电路先将驱动命令通过SPI 以串行数据的方式输出,再通过逻辑电路将命令转化成驱动信号以驱动功率H 桥,H 桥输出电流直接驱动步进电机,同时MC33991中的电压/温度等检测模块可以随时检测电机的动转状态,并将检测结果通过SPI 以串行输出方式将数据反馈给主控电路。
2.2引脚功能VnuC5SCL K 5051SP1RST-18T ICOSOt SINOj C0S1匚・»»■>中国事揃 遵理_!«样|z 章TRTZ压低检过及压测H 桥及-COSO+ -COSO- -SSNO+ SINO COS1+c osi-RTZ SINH SiKl-L24WideBodySOICThermaltyEnhancedleadFramehttpffj^^gstgUdqxomCOS+、COS-、SIN+与SIN-:H 桥输出端。
采用S7-200系列PLC进行步进电机的控制作者:杨洋来源:《科技创新导报》 2012年第8期杨洋(沈阳铁路局科学技术研究所辽宁沈阳 110013)摘要:S7-200系列PLC是一种可编程控制器,用于工业环境下的控制。
本文采用S7-200系列PLC产生高速脉冲,通过步进电机驱动器实现对步进电机的控制,能够实现步进电机的正转和反转,同时可以对步进电机的转速进行控制。
该方法操作简单,参数修改方便,并有很好的可靠性和推广价值。
关键词:PLC 步进电机驱动器控制中图分类号:TM57 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)03(b)-0055-02可编程序控制器(Programmable Logic Controller,PLC)目前已经广泛应用于各种机械设备和生产过程的自动控制系统中。
PLC以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术,编程方法简单易学,功能强大,性价比比较高。
同时,PLC是为适应工业环境下的应用而设计的控制装置,采取了一系列硬件和软件抗干扰措施,可靠性高,抗干扰能力强大。
PLC采用了可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。
PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成。
S7-200是西门子公司生产的小型PLC,可以单机运行,用于替代继电器控制系统,也可以进行联网,用于复杂的自动化控制系统。
同时S7-200具有极高的性价比,应用非常的广泛。
步进电机将脉冲信号转换为相应的位移,如果给一个脉冲信号,步进电机就转动一个角度,或前进一步。
步进电机的输出位移量与输入脉冲个数成正比,其转速与单位时间内输入的脉冲数成正比,其转向与脉冲分配到步进电机的各相绕组的相序有关。
对步进电机的控制主要包括三个方面:即步进电机的转速控制、方向控制和步数控制。
通过控制输出脉冲的数量、频率及电机绕组通电的相序,就可以实现对步进电机的控制。
目录前言 (1)1概述 (2)1.1产品介绍 (2)1.2特性 (2)1.3应用领域 (2)1.4产品命名规则 (3)2性能指标 (4)2.1电气特性 (4)2.2使用环境 (4)3安装 (5)3.1安装尺寸 (5)3.2安装方法 (5)4 驱动器端口与接线 (6)4.1接线示意图 (6)4.2端口定义 (7)4.2.1状态指示灯 (7)4.2.2控制信号输入/输出端口 (7)4.2.3电源输入/电机输出端口 (8)4.2.4拨码开关 (8)4.2.5 MODBUS总线端口 (8)4.3输入/输出端口操作 (8)4.4拨码开关设定 (10)4.5 RS485通讯端口 (12)5适配电机 (13)5.1电机尺寸 (13)5.2技术参数 (13)5.3电机接线图 (14)6 MODBUS通讯协议 (15)6.1 MODBUS寄存器地址定义 (15)6.2 MODBUS常用功能码 (21)6.2.1读保持寄存器命令03 (21)6.2.2写单个寄存器命令06 (22)6.2.3写多个寄存器命令16 (22)6.2.4通讯错误码 (23)6.2.5应用示例 (24)7运动控制功能介绍 (26)7.1位置模式 (26)7.2速度模式 (27)7.3多段位置模式 (27)7.3.1 位置段参数介绍 (27)7.3.2 多段位控制方式 (28)7.4多段速度模式 (29)7.4.1 速度段参数介绍 (29)7.4.2 多段速度控制方式 (29)7.5回原点功能 (30)7.6运动控制命令 (31)7.6.1 启动命令(0x0027) (31)7.6.2 停止命令(0x0028) (31)7.6.3 回原点命令(0x0030) (32)8报警排除 (33)9版本修订历史 (34)10保修及售后服务 (35)10.1保修 (35)10.2售后服务 (35)前言感谢您使用本公司总线型步进驱动器。
在使用本产品前,请务必仔细阅读本手册,了解必要的安全信息、注意事项以及操作方法等。
基于IRF530和AT89S52的步进电机驱动控制器姜伟伟;高云国;韩光宇;张文豹;宋曙光【摘要】研制了一种基于MCS-51系列单片机AT89S52控制及由MOS管IRF530驱动的步进电机驱动控制器,控制器和驱动器之间采用TLP521光耦器件隔离,更好地保护了单片机的电气安全.设计了控制器与PC计算机串口通信,由PC发送执行指令使驱动控制器更方便地应用于各种位置控制场合.由于摒弃了步进电机传统的环形分配器方式控制,所以两相或者多相的中小功率步进电机均可使用该方法设计驱动器.试验结果表明:由单片机产生的矩形波经IRF530放大后波形良好,步进电机的驱动力矩足够,利用该方法设计的驱动控制器具有电路设计结构简单、软件编程容易和价格低廉等优点.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2010(037)012【总页数】4页(P43-46)【关键词】步进电机;驱动控制器;单片机【作者】姜伟伟;高云国;韩光宇;张文豹;宋曙光【作者单位】中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033;中国科学院,研究生院,北京,100039;中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033;中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033;中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033;中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033【正文语种】中文【中图分类】TM383.60 引言步进电机又称脉冲电机,能将数字脉冲输入转换成相应的角度或直线增量运动。
每输入一个脉冲,步进电机旋转的固定角度称之为步距角,所以从控制学的角度可以把步进电机看成是没有角度和角速度反馈的开环控制伺服电机。
由于步进电机具有转子惯量低、无漂移和无积累定位误差的优点,所以在打印机、绘图机、数控机床等设备中得到广泛应用[1-3]。
传统的步进电机驱动方式为环形分配器+驱动器的方式,但是该驱动方式局限性在于只能驱动相数一定、额定电压一定的步进电机。
PLC如何控制步进电机PLC(可编程逻辑控制器)是一种广泛应用于工业自动化领域的控制设备,通过输入/输出模块对各种机电设备进行控制。
在PLC系统中,步进电机是常见的执行元件之一,它具有准确的位置控制和高的加减速性能。
本文将介绍PLC如何控制步进电机,包括步进电机的驱动方式、PLC的控制原理及步进电机控制的程序设计。
一、步进电机的驱动方式1.串行通信驱动方式:步进电机通过串行通信驱动方式与PLC进行通信和控制。
首先,将PLC与串行通信模块相连,通过串行通信模块与步进电机控制器进行通信。
PLC通过串行通信模块发送指令,步进电机控制器接收指令后控制步进电机运动。
2.并行通信驱动方式:步进电机通过并行通信驱动方式与PLC进行通信和控制。
与串行通信驱动方式类似,首先将PLC与并行通信模块相连,通过并行通信模块与步进电机控制器进行通信。
PLC通过并行通信模块发送指令,步进电机控制器接收指令后控制步进电机运动。
3.脉冲驱动方式:步进电机通过脉冲驱动方式与PLC进行通信和控制。
在脉冲驱动方式中,需要PLC输出脉冲信号控制步进电机。
通常情况下,PLC将脉冲信号传递给步进电机驱动器,在驱动器中产生相应的控制信号,实现对步进电机的控制。
二、PLC的控制原理PLC作为控制器,一般采用扫描运行方式。
其运行原理如下:1.输入信号读取:PLC将外部输入信号输入到输入模块中,采集输入信号,并将其从输入模块传递给中央处理器(CPU)进行处理。
2. 程序执行:CPU根据事先编写好的程序进行处理,包括数据处理、逻辑运算和控制计算等。
PLC程序一般采用ladder diagram(梯形图)进行编写。
3.输出信号控制:根据程序的执行结果,CPU将处理好的数据通过输出模块发送给外部设备,用于控制和操作外部设备。
三、步进电机控制的程序设计步进电机的控制程序主要包括参数设定、模式选择、起停控制、运动控制等部分。
下面以一个简单的例子来说明步进电机控制的程序设计过程:1.参数设定:首先需要设定步进电机的一些参数,如电机型号、步距角度、运动速度等。
tmc2210中文规格书TMC2210中文规格书一、产品介绍TMC2210是一款先进的步进电机驱动器,具有高性能和高精度的特点。
该驱动器采用了最新的技术,为用户提供了更好的驱动体验。
TMC2210适用于各种领域,如工业自动化、机器人、3D打印等。
二、主要特点1. 高精度:TMC2210采用了先进的运动控制算法,能够实现高精度的步进电机驱动,确保运动的平稳和准确性。
2. 低噪音:该驱动器通过改进的电流控制和电机驱动技术,降低了噪音水平,提供了更加安静的工作环境。
3. 高效能:TMC2210的电源效率非常高,能够最大程度地利用电能,减少能源浪费。
4. 多种保护功能:该驱动器具有过流保护、过温保护、欠压保护等多种保护功能,可以有效保护电机和驱动器的安全运行。
5. 简化设计:TMC2210的设计紧凑,可以方便地集成到各种设备中,简化了系统的设计和安装。
三、技术参数1. 电源电压范围:5V-28V2. 驱动电流:最大2.5A3. 步进角度:1.8°4. 步进分辨率:最大256微步5. 控制接口:SPI、UART6. 工作温度范围:-40°C至+85°C7. 封装形式:QFN48四、应用领域TMC2210广泛应用于各种领域,包括:1. 工业自动化:TMC2210可以用于控制各种工业设备,如数控机床、印刷机、包装机等。
2. 机器人:该驱动器可以用于机器人的关节控制,提供高精度和高效能的驱动能力。
3. 3D打印:TMC2210可以用于3D打印机的各个轴的驱动,实现高精度和高速度的打印。
五、总结TMC2210是一款高性能的步进电机驱动器,具有高精度、低噪音和高效能的特点。
该驱动器适用于工业自动化、机器人和3D打印等领域。
它的多种保护功能和简化设计使其成为用户的首选。
希望通过本规格书的介绍,能够使用户更好地了解TMC2210的特点和应用。
步进电机驱动器方案引言步进电机是一种能够将电力信号转化为机械运动的设备,被广泛应用于各种自动化系统中。
步进电机的驱动方式决定了其在系统中的性能和精度。
本文将介绍几种常见的步进电机驱动器方案,分析其特点和适用范围。
一、直流驱动器方案直流驱动器是一种最常见的步进电机驱动器方案之一。
它通过直流电源和H桥电路来控制步进电机的旋转。
该方案具有以下特点:1. 简单可靠:直流驱动器方案的电路相对简单,易于实现和维护。
2. 精度较低:由于直流驱动器方案无法提供闭环控制和精确的电流驱动,因此其驱动精度相对较低。
3. 适用范围广:直流驱动器方案适用于一些要求不那么高的应用场景,如低精度打印机、门禁系统等。
二、脉冲驱动器方案脉冲驱动器方案采用脉冲信号控制步进电机的运动。
它通过控制脉冲信号的频率、峰值和占空比来实现步进电机的转动。
该方案具有以下特点:1. 高精度:脉冲驱动器方案可以实现高精度的控制,可达到微步驱动,提高系统的运动精度。
2. 复杂控制:脉冲驱动器方案需要精确控制脉冲信号的参数,对控制系统的算法和硬件要求较高。
3. 应用广泛:脉冲驱动器方案适用于许多要求高精度控制的场景,如制造业中的自动化装配线、精密仪器等。
三、闭环控制驱动方案闭环控制驱动方案是一种通过反馈控制来实现步进电机控制的方案。
它通过传感器反馈步进电机的位置信息,实时调整驱动信号,以达到精确控制的目的。
该方案具有以下特点:1. 高精度:闭环控制驱动方案可以实现非常高的位置控制精度,减小步进电机的非线性误差和震动。
2. 复杂昂贵:闭环控制驱动方案的实现较为复杂,需要采用传感器进行位置反馈,同时增加了硬件和算法的成本。
3. 高要求应用:闭环控制驱动方案适用于对位置精度要求极高的场景,如医疗设备、半导体制造等。
结论在步进电机的驱动器方案中,直流驱动器方案简单可靠,适用于一些不对精度要求过高的应用场景。
脉冲驱动器方案具有较高的控制精度,适用于大多数精密控制应用。
单片机控制步进电机驱动器工作原理步进电机驱动器是一种用于控制步进电机运动的电子设备。
步进电机驱动器的工作原理基于单片机控制和脉冲信号的产生。
首先,步进电机驱动器需要接收来自单片机的指令。
单片机通过与步进电机驱动器相连的控制线来发送指令,控制步进电机的运行方式和速度。
指令可以通过串口通信、并行通信或者其他方式传输。
步进电机驱动器中的电路采用了高性能的电子元器件,如MOSFET晶体管或者IGBT晶闸管,用于驱动步进电机。
这些电子元器件能够提供足够的电流和电压,以确保步进电机能够正常运转。
在控制步进电机的过程中,步进电机驱动器会发出一系列的脉冲信号来激励步进电机。
这些脉冲信号可以通过单片机生成,并通过驱动器的脉冲控制线传输给驱动电路。
步进电机驱动器中的驱动电路会对接收到的脉冲信号进行处理和放大,以产生足够的电流和电压来驱动步进电机。
具体来说,驱动电路会根据接收到的脉冲信号产生相应的电流和电压信号,使得步进电机可以按照指令的要求进行运动。
驱动电路中的保护电路起着保护步进电机和步进电机驱动器的作用。
保护电路能够检测到步进电机的故障情况,如过载、过电流或者超温,一旦检测到故障情况,保护电路会立即断开电源,以保护步进电机和驱动电路的安全。
在步进电机驱动器中,还包括运动控制电路。
运动控制电路可以根据指令来控制步进电机的运动方式和速度。
通过调整脉冲信号的频率和周期,可以实现步进电机的不同运动方式,如正转、反转、快速转动等。
总的来说,步进电机驱动器的工作原理是接收单片机的指令,通过驱动电路产生合适的电流和电压信号,驱动步进电机按照指令的要求进行运动。
同时,步进电机驱动器还具有保护电路和运动控制电路,以确保步进电机和驱动电路的安全和正常运行。
步进电机驱动器是控制步进电机运动的重要设备,被广泛应用于自动化控制系统、机械设备、电子设备等领域。
步进电机驱动方案概述步进电机是一种非常常用的电动机,常用于需要精确位置控制的设备和系统中。
它通过控制电流的方向和大小来实现旋转,在许多应用中具有良好的性能和可靠性。
步进电机驱动方案是指将电机与控制电路相结合,实现对步进电机运动的控制和驱动。
本文将介绍几种常见的步进电机驱动方案,包括单相和双相驱动方案。
我们将重点讨论它们的原理、优缺点以及适用场景,以帮助读者选择最合适的步进电机驱动方案。
单相驱动方案原理单相驱动方案是最简单和常见的步进电机驱动方案之一。
它基于步进电机的特性:每个电极组依次激活和关闭,以便使电机转动。
单相驱动方案使用两个晶体管来控制电机的两个电极,通常称为A相和B 相。
通过控制晶体管的导通和断开,可以实现步进电机的旋转。
优点•简单的电路结构•成本低•容易理解和实现缺点•输出力矩较低•不适用于高速应用•低效率适用场景•低成本应用•速度要求不高的应用•不需要高力矩的应用双相驱动方案原理双相驱动方案是一种改进的驱动方案,通过使用四个晶体管来控制步进电机的两个相。
与单相驱动方案相比,双相驱动方案可以提供更高的力矩和速度。
在双相驱动方案中,每个相都包含两个电极,通常称为A+、A-和B+、B-。
通过改变晶体管的导通和断开,可以实现电机的旋转。
在每个步进脉冲中,晶体管依次导通和断开,使电机转动。
优点•较高的力矩输出•较高的速度•较高的效率缺点•复杂的电路结构•成本较高适用场景•高速应用•高力矩要求的应用•对效率要求较高的应用高级驱动方案除了单相和双相驱动方案,还有一些高级的步进电机驱动方案,用于满足更复杂的应用需求。
这些方案通常包括使用更多的相位和更复杂的电路。
例如,四相驱动方案通过使用八个晶体管和四个相位来控制电机。
这种方案提供了更高的细分能力和更平滑的运动。
另一种高级的驱动方案是微步进驱动,通过改变步进脉冲的频率和幅度来实现更精细的控制。
微步进驱动可以提供更高的精度和平滑的运动。
这些高级驱动方案在某些特定的应用中非常有用,但也更加复杂和昂贵。
新颖的串行控制步进电机驱动器摘要:美国Allegro公司推出的A3972型串口控制器是步进电机微步距驱动专用电路。
一个A3972外加一个简易CPU即可实现二相步进电机的32微步距驱动。
文中介绍该电路的特点、引脚功能和工作原理,并给出A3972的典型应用电路,该电路已成功地应用在某步进电机伺服系统中。
关键词:步进电机串口控制器细分驱动1 前言A3972是美国Allegro公司生产的PWM恒流控制微步距驱动二相步进电机专用驱动器。
它的工作电压可达50V,驱动电流达1.5A,一个A3972即可驱动一台二相步进电机。
芯片内部的PWM电流控制电路可通过串行接口被设置为电流慢、快、混合衰减模式。
通过电机的电流是由电路内部的6位数/模转换器(DAC)输出和外部参考电压来共同决定的,其中的6位DAC决定了输出电流有2 6=64个等级。
因此,DAC的值每增加1,输出电流会增加最大电流I-max的1.56%。
另外,A3972还能提供完善的保护措施,其中包括抑制瞬态电压、过热保护、防止电流直通、欠电压自锁等功能。
VCP锁相环电源supply阳极供电电压sense电流检测开关strobe选通脉冲MUX多路复用ref参考电平2 A3972的引脚排列和引脚功能A3972的引脚排列如图1所示,各个引脚的功能如下所述:引脚1(VCP):电压泵的输出电压引脚,主要用于驱动内部DMOS H桥臂的上二路DMOS管。
引脚2、3(CP1、CP2):一般在这二个引脚间接一个0.22μF的电容器。
该电容器主要是为A3972内部的电压泵提供电源,电压泵的输出为引脚1(VCP)。
引脚4、9(OUT1B、OUT1A):输出引脚,每个引脚分别与电机一相绕组的二端相连。
引脚5、20(LOAD SUPPLY1、LOAD SUPPLY2):电机负载电源端。
引脚6、7、18、19(GROUND):接地端。
引脚8、17(SENSE1、SENSE2):在此端接1只采样电阻器可检测负载电流,采样电阻(Rs)的大小与所设定的负载电流有效。
引脚10、11、12(STROBE、CLOCK、DATA):这3个引脚是A3972的串行接口,系统通过它们来控制A3972。
其中STROBE为使能信号端,CLOCK为时钟信号端,DAT A为数据输入信号端。
引脚13(REF):此端的电压与采样电阻Rs及DAC决定输出电机负载电流的大小。
引脚14(MUX):闲置引脚,在实际应用电路中可悬空。
引脚15(LOGIC SUPPLY):逻辑电路电压,可以为5V或3.3V。
引脚16、21(OUT2A、OUT2B):输出引脚,它们分别与电机一相绕组的二端相连。
引脚22(VREG):内部产生的电压输出端,用于驱动DMOS H桥臂的下二路DMO S管。
该端的电压被内部电路监控,一旦出现故障,H桥输出将被禁止。
在实际应用中,V REG引脚应串接一个0.22μF的电容器到GROUND上。
引脚23(SLEEP):当该引脚为低电平时,A3972将处于睡眠状态,此时,电路消耗的电流最小,同时,H桥输出也会被禁止,串行接口也会被复位为零状态。
引脚24(OSC):外部时钟输入引脚,用作内部PWM时基,典型值为4MHz。
A397 2可使用内部4MHz的时钟或外部时钟。
如果使用内部时钟,则应将OSC引脚接地。
表1 Word 0模式3 A3972的功能对A3972的控制是通过3条串行接口线(CLOCK、DATA、STROBE)来实现的。
每次发送时要传送19个bits,先传送高位D18,最后传送最低位D0。
A3972有二种数据模式:Word 0位设置模式和Word 1 位设置模式。
3.1 Word 0位设置模式当D0=0时,A3972便进入Word 0模式,各位的功能见表1,D0-D18位的含义如下:D1-D6:用于设定通过H桥1的电流等级,当全设置为0时,将禁止H桥1工作,开关管关断。
D7-D12:用于设定通过H桥2的电流等级,当全设置为0时,将禁止H桥2工作,开关管关断。
D13:决定通过负载绕组1的电流方向。
为0,表示电流从OUT1B流向OUT1A;为1,则表示电流从OUT1A流向OUT1B。
D14:决定通过负载绕组2的电流方向,为0,表示电流从OUT2B流向OUT2A;为1,则表示电流从OUT2A流向OUT2B。
D15:决定H桥1电流衰减模式,为0,表示A3972设置成混合衰减模式;为1,则表示设置成慢衰减模式。
D16:决定H桥2电流衰减模式,为0,表示A3972设置成混合衰减模式;为1,则表示设置成慢衰减模式。
D17:决定参考电压方式,为0,表示选择内部2V电压基准作为参考电压;为1,表示选择外部参考电压。
D18:电流范围选择方式,为0表示ITRIP=VDAC/8Rs;为1表示ITRIP=VDAC/4Rs。
3.2 Word 1位设置模式当D0=1时,A3972进入Word 1数据模式,D1-D18位的功能见表2,各位的含义如下所述。
表2 Word 1模式D1、D2死区时间:用于设置电流调节时不进行电流采样比较的时间。
当H桥上桥臂某一开关管导通时,由于在开关瞬时箝位二极管和负载中的分布电容受反向恢复电流的影响,将会产生电流尖峰,从而导致错误的复位,为了防止在此段时间内这类情况的发生,应该使电流采样比较器停止工作。
死区时间的具体设置为D2D1=00:死区时间为4/fosc;D2D 1=01;死区时间为6fosc;D2D1=10:死区时间为8/fosc;D2D1=11:死区时间为12/fosc。
D3-D7:用于决定内部PWM控制电路的固定关断时间,固定关断时间由下式决定toff=[(1+N) ×8/fosc]-1/fosc(N=0……31)例如,当晶振频率为4MHz时,固定关断时间可编程设定为1.75μs~63.75μs。
D8-D11:用于设置电流快速衰减模式所占用的时间在内部PWM控制电路中固定关断时间所占的比例。
只有A3972工作在电流混合衰减模式中时,电流快速衰减才会起作用。
电流快速衰减才会起作用。
电流快速衰减时间由下式决定tdf=[(1+N) ×8/fosc]-1/fosc,(N=0……15)例如,当晶振频率为4MHz时,固定关断时间可编程定为1.75μs~31.75μs。
如果tfd> toff,则A3972工作在快速衰减模式下。
D12-D13:晶振控制,内部4MHz的晶振用于产生时基和电压泵的时间。
如果需要,也可以在OSC端外接一个晶振。
为了满足更宽范围系统时钟的需要,内部分频电路能够根据不同的设置产生不同的频率。
D13D12=00:内部4MHz的晶振;D13D12=01:外部时钟;D13D12=10:外部时钟的1/2;D13D12=11:外部时钟的1/4。
D14-D15:在PWM关断时,同步校正特征将在电流衰减期间导通相应的MOSFET,这将有效地降低电源功耗,而在绝大多数应用场合下,不用外接肖特基二极管。
D15D14=00:主动模式,当发现电流过零时,关断同步校正功能,禁止反向负载电流;D15D14=01:被动模式,允许反向电流,但有一个限度,当超过这个限度时,将会关断同步校正功能;D1 5D14=10:禁止模式,这时必须在每个桥反向并联4个箝位二极管;D15D14=11:下桥臂模式,当PWM关断时,下桥臂MOSFET导通,这时,电流从MOSFET内部二极管流过。
因此,上桥臂则要反向并联箝位二极放宽,这种模式主要用于高压场合,它可以使每个H 桥节省二个二极管。
在这种模式下,下桥臂MOSFET在PWM关断时间内不停地导通和关断。
D16、D17:使A3972处于测试模式,正常工作时,应该设置为00。
D18:当D18=0时,A3972处于低功耗方式。
输出被禁止,电压泵也停止工作,但是欠压监视电路仍处于激活状态。
4 串口时序数据在每一个时钟节拍的上升沿传入移位寄存器,通常情况下,STROBE将会保持为高电平,只有在初始化为写周期时才会变为低电平。
传输数据时,最先传送数据的最高位,最后传送数据的最低位。
图2为一个完整的写数据时序图。
图中的A是最小数据建立时间,时长为15ns;B是最小数据保持时间,时长为10ns;C是最小建立STROBE信号到CLO CK上升沿时间,时长为150ns;D是最小CLOCK高电平脉冲宽度,时长为40ns;E是最小CLOCK低电平脉冲宽度,时长为40ns;F是最小建立CLOCK上升沿到STROBE时间,时长为50ns;G是最小STROBE脉冲宽度,时长为150ns。
图55 典型应用电路图3为A3972的典型应用电路图。
从图中可以看出,只需要少量的外部元器件和几根控制线就可构成一个完整的微步距驱动二相步进电机电路。
图4为8细分正弦波驱动时二相步进电机的一相电机绕组理论电流波形。
笔者采用混合式步进电机做实验,电机的额定电压为12VDC,额定电流为0.4A,相数为2相,连续堵转为矩为700gcm,结构方式为组装式,工作方式为长期连续运行。
图5为8细分驱动时实测的一相电机绕组电流波形。
该波形为在电机一相绕相上串联一个0.68Ω电阻器后所测得的该电阻器上的电压波形,因此,该波形与实际电流波形是0. 68的倍数关系。
6 结论Allegro公司生产的串行控制步进电机驱动器件A3972具有优良的特性。
它可以工作在整步、半步、1/4步、1/8步、1/16步、1/32(微步距)多种方式下。
其特有的3种电流衰减模式可以使步进电机工作在不同的负载和转速下,而且都能获得较理想的电流波形。
此外,它易于与单片机接口,控制方式灵活。
因此,A3972不失为一种高性能的串行控制步进电机微步距驱动器。