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一种典型步进电机驱动器的设计

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一文搞懂步进电机特性原理及驱动器设计

一文搞懂步进电机特性原理及驱动器设计

一文搞懂步进电机特性原理及驱动器设计1、步进电机的概念步进电机是将电脉冲信号，转变为角位移或线位移的开环控制电机，又称为脉冲电机。

在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。

当步进驱动器接收到一个脉冲信号时，它就可以驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”。

步进电机的旋转是以固定的角度一步一步运行的，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，同时可以通过控制脉冲频率，来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机多用于数字式计算机的外部设备，以及打印机、绘图机和磁盘等装置。

2、步进电机的特点步进电机工作时的位置和速度信号不反馈给控制系统，如果电机工作时的位置和速度信号反馈给控制系统，那么它就属于伺服电机。

相对于伺服电机，步进电机的控制相对简单，但不适用于精度要求较高的场合。

步进电机的优点和缺点都非常的突出，优点集中于控制简单、精度高，缺点是噪声、震动和效率，它没有累积误差，结构简单，使用维修方便，制造成本低。

步进电机带动负载惯量的能力大，适用于中小型机床和速度精度要求不高的地方，缺点是效率较低、发热大，有时会“失步”。

优缺点如下所示。

优点：1. 电机操作易于通过脉冲信号输入到电机进行控制；2. 不需要反馈电路以返回旋转轴的位置和速度信息（开环控制）；3. 由于没有接触电刷而实现了更大的可靠性。

缺点：1. 需要脉冲信号输出电路；2. 当控制不适当的时候，可能会出现同步丢失；3. 由于在旋转轴停止后仍然存在电流而产生热量。

3、步进电机的分类在相同电流且相同转矩输出的条件下，单极型步进电机比双极型步进电机多一倍的线圈，成本更高，控制电路的结构也不一样，目前市场上流行的大多是双极型步进电机。

步进电机在构造上通常主要按照转子特点和定子绕组进行分类，下面将详细介绍这两种类型的分类。

按照转子分类，有三种主要类型：反应式（VR型）、永磁式（PM型）、混合式（HB型）。

一种高细分,大功率步进电机驱动器设计

一种高细分,大功率步进电机驱动器设计
方案 。
关键 词 ： Ｉ Ｔ ８ 步进电机 驱动器 Ｔ￣ Ｉ Ｉ ２ Ｂ 中 图分 类号 ： Ｍ ８ Ｔ ３ 文献标识码： Ａ
文章编 号 ： ６ ２ ３ ９ （ Ｏ Ｏ Ｏ （ －Ｏ ２ － ２ １ ７ － ７ １Ｚ ｌ ） ６ｅ １ ４ ０ ）
模式 ； 置输 入 下 拉 电 阻 ； 内 内置 温 度 保护 及 输 出短 路 保 护 电 路 ： Ｉ 该 Ｃ为 防 止 对 电 过 流保 护 （ 图 ｌ 图 ２ 。 如 、 ） 源或 对 地 短 路 导 致Ｉ 损 坏 的 情 况 ， 置 了 Ｃ 内 Ｃ Ｋ ： 冲 输 入 端 （ 冲 上 升 沿 有 效） Ｌ 脉 脉 ， 短 路 保 护 电路 ， 输 出 置于 待 机 模式 ， 测 使 检 脉 冲 的高 电 平为 ５ 低 电平 为０ Ｖ， Ｖ。 出输 出 短路 状 态 时 ， 路 检 出 电路 动 作 ， 短 关 ＣＷ ／ＣＣＷ ： 电机 正 反 转 控 制 端 ， 电 断 一 次 输 出 。 后 ， 迟 一 段 时 间 （ ｙ 低 此 延 ｔ ｐ： 平 时 ， 机 正 转 ； 电平 时 ， 电 高 电机 反转 。 ２ ６ Ｓ 之后 再 度 输 出 ， 果输 出 仍 然 短 路 ５ｕ ） 如 Ｅｎ ｂ ｅ 使能 端 ， 电平时 ， 出强制 关 的 话 ， 输 出 固定 于 待 机 模式 ， ａ ｌ： 低 输 将 由输 出短 路 用 步 进 电机 最 为 理 想 。 着 微 电 子 和 计 算 断 ， 高 阻状 态 高 电平 时 ， 随 为 回复输 出 。 保 护 电路 动 作 而 使 输 出 固定 于待 机 模式 的 细 分设 置 （ １ Ｍ２， ） 详细 的细 分 设 场 合 ， 给 ＶＣ Ｍ ， Ｍ３ ： 可 Ｃ一 个低 电平 来 解 除 锁 定 。 机 技 术 的 发 展 ， 进 电机 的需 求 量 与 日俱 步 置 见 表 １ 。 增， 在各 个 国 民 经 济领 域都 有应 用 。 Ｉ （０ ％） Ｖ Ｆ （ ／ ）（ ／ ） 为 ２ 步进 电机 的特点 Ｏ １ ０ ＝ ＲＥ １ ５ 十 １ ＲｓＲｓ ＮＦ Ｂ 外 接 检测 电阻 。 Ａ（ ） 步 进 电机 和 普 通 电动 机 不 同 之 处 是步 １ Ｔ Ｂ１８ Ｈ ７ 芯片 的结构框 图与特点 ２ ＴＨＢ７ ２ 的特 点 ： 全 桥Ｍ ＯＳＦ ｌ８ 双 ＥＴ驱 （ ｖＲＥＦ ． Ｖ、 电阻 为０ ３ 例） ＝１ ５ Ｒｓ ． ０时 ， 设 进 电 机 接 受 脉 冲信 号 的 控 制 ， 进 电机 靠 步 动 ， 导 通 电 阻 Ｒ０３ 低 Ｉ一０． ； 高 耐 压 定 电流为 ：ｏ ｔ （ ． Ｖ／５ ／ ． Ｑ＝１ ０ ． ５ 最 ３ Ｉｕ－ １ ５ ） ０３ ．Ａ。 种 叫 环 形 分 配 器的 电子 开 关 器 件 ， 过 通 ４ ＶＤｃ， 电 流３ ３ 峰值 ）多种 细 分可选 ０ 大 ．Ａ（ ； 斩 波 频 率 设定 功 能 ： 斩波 频 率 由Ｏ Ｃ１ 功率 放 大 器 使 励 磁绕 组 按 照 顺 序轮 流 接 通 Ｓ （ 、 ／２、 ／４、 ／８ １ ６、 ／ ２、 ／ ４ １ 端 子 端 子 一Ｇ １ｌ １ ｌ 、 ／ｌ ｌ ３ １ ６ 、 ／ ＮＤ间连 接 的 电 容 ， 依据 下 面 直 流 电 源 。 由于 励 磁 绕 组 在 空 间 中 按 一 定 １８； ） 自动半 流 锁 定功 能 ； 置混 合 式 衰减 的 公 式 设 定 。 ２ 内 的规 律 排 列 ， 流 和 直 流 电源 接 通 后 ， 轮 就会 Ｆ ｐ ／（ ｏ ｃ ／１ ｃ －ｌ ｃ ｓ ｌ ０×ｌ — ） ） ） 在 空 间 形 成 一 种 阶 跃 变化 的旋 转 磁 场 ， ０ ６（ （ Ｈｚ 例 使 ＣＯ Ｃ ＝１ ０ Ｓ １ ０ ｐＦ时 ， 波频 率 如 下 ， ｃ ＝１ 转 子 步 进 式 的转 动 ， 斩 Ｆｐ ／ 随着 脉 冲 频 率的 增 高 ， （０ ×ｉ １ ／ ０ ０ ） ０ （ Ｈｚ（ １ ０ ０ ２ １ １ ６＝１ ０ｋ ） Ｘ 电容值 转 速 就 会 增 大 。 进 电机 的 旋 转 同 时 与 相 步 步 进 电机 可 以 对 旋 转 角度 和 转 动 速 度 进 行 高 精 度控 制 ， 进 电机 作 为控 制 执 行 步 组 件 ， 机 电 一 体 化的 关 键 产 品之 一 ， 是 广泛 应 用 在 各种 自动 化 控 制 系统 和 精 密 机 械 等 领域。 如 ： 例 在仪 器 仪 表 ， 床 设 备 ， 机 以及 计 算机 的外 围设 备 中（ 如打 印机 和 绘 图仪 等 ） ， 凡需要对转角进行 精确控制的情况下 ， 使

一种用于实验教学的步进电机驱动器的设计

一种用于实验教学的步进电机驱动器的设计
数控机床还便于组成柔性制造生产线 ， 以实现柔
性 制造 ． 因此 ， 步进 电机 的工 作 原理 及各 种 控 制 方法 是 大 中专 院校专 业 教 学 的 重要 内容 ． 目前 的 步 而
其绕组输入的电脉 冲信号 （ 冲频率 、 脉 脉冲数 量、 向绕组输入 脉冲的顺序 ） 因为脉 冲信号要按一 ．
第２卷 第９ ８ 期
２１ ０ １年 ９月
吉 林 化 工 学 院 学 报
Ｊ Ｕ Ｎ ＬＮ ＩＳ ＨＵＴ ＦＣ ＭＩ Ａ Ｅ ＨＮ Ｌ Ｇ Ｏ Ｒ ＡＬＯＦＪ Ｉ Ｎ Ｔ Ｉ Ｅ０ ＨＥ Ｃ ＬＴ Ｃ Ｏ ０ Ｙ
Ｖ０ ． ８ Ｎｏ ９ １２ ． Ｓ ｐ． ２ Ｉ ｅ ０１
摘要 ： 提出一种适 合大中专院校应用于实 验教学 的步进 电机驱动器 ， 它包括 电源部分 、 制部分 和功 率 控 驱 动部分． 该驱动器是 专门针对 实验教学 而设计 的， 具有既适 合实验 室工作环境 要求 ， 又适合 实验教 学 内容范 围广泛要求的功能． 采取 多种抗干扰措施 ， 工作稳定 可靠． 关 键 词： 实验教学 ； 步进 电机 ； 冲控制 ； 率驱 动器 脉 功

文章编号 ：０７２ ５ （ ０ １ ０ － ４ －３ １０ － ３ ２ １ ）９０ ９０ ８ ０
一
种用 于 实验 教 学 的 步进 电机 驱 动 器 的设计
袁 贵栋 李翠英 路 增立 任有 志 ， ， ，
（． １河北科技 大学 机械Ｅ－－ ｒ ｇＦ￣－程学院， － 河北 石家庄 ００ １；． ５０ ８２ 河北科 技大学 信 息科学 与工程学 院， 河北 石 家庄 ００１ ；． ５０８３河北科技大学 现代教育技术 中心 ， 河北 石家庄 ００１） ５０８
文献标志码 ： Ａ 中图分类号 ： Ｐ７ Ｔ ３

基于STM32的微型步进电机驱动控制器设计

基于STM32的微型步进电机驱动控制器设计

3.2 控制器控制策略
STM32软件负责该模块的主控制器，首先让启动模式处于非启动状态（DISABLE），外部中断也处于关闭状态。一旦启动模式被打开，即点亮LED；其次，进行速度设置、细分系数设置以及旋转角度设置。睡眠模式下LED缓慢闪烁。具体该驱动控制器软件设计流程图。
4 结论
通过系统对软硬件进行调试，该控制器实现了对步进电机速度、细分系数、任意角度的设置，并达到了预期设定的目标。此控制器可以应用在相对比较精细的项目控制中，加快项目研发周期。该模块的主要缺陷就是输出驱动电流不够大，无法应用在扭力比较大的场合中，因此，通过上述对A4988模块的分析，可以再对A4988芯片进行改进，更换导通电阻小、驱动电流大的MOS管，实现电机驱动器的设计。
1.2 A4988的工作原理
为了更加清晰地分析A4988的工作原理，首先深入分析A4988的内部结构。为A4988的内部结构图和典型的外部电路连接图。
由图1所示，A4988有一个编译器（Translator），主要负责微控制器和驱动电路的信息交互。通过该编译器可产生DA信号，配合比较器辅助PWM锁存器修复衰减信号，并且该编译器能够产生逻辑电平控制逻辑控制器，逻辑控制器再配合电流调节器和N型MOS管驱动电压共同驱动两路全桥电路。电路中所标电容必须严格与技术文档中所给的相同，Rosc主要更改并修复衰减模式，接VDD自动修复衰减，接GND电流衰减设置为增减电流同时修复。SENSE1和SENSE2检测驱动输出电压，实则是实时检测输出电流，供电流调节器调节输出电流信号，形成闭环控制。因此SENSE1和SENSE2管脚连接的电阻非常关键，一般这个电阻的阻值在零点几欧姆左右。
（1）串口通信模块[6]：主要负责上位机和下位机通信。上位机通过串口通信模块发送相应的功能指令给下位机，下位机执行上位机的指令并控制A4988驱动器模块驱动步进电机。。

基于MCU控制的步进电机驱动器设计

基于MCU控制的步进电机驱动器设计

1．1 步进电机的概述....................................................................................................1 1．2 步进电机的驱动技术及发展................................................................................2 1.2.1 步进电机驱动技术.......................................................................................2 1.2.2 步进电机的驱动软件技术...........................................................................3 1.3 步进电机的细分驱动技术......................................................................................3 第二章 基于单片机的二相步进电机细分驱动系统........................................................5 2.1.1 混合式式步进电机的特点...........................................................................5 2.1.2 混合式步进电机的基本工作原理...............................................................6 2.2 C8051F020 单片机..................................................................................................7 2.2.1 C8051F020 功能特点...................................................................................7 2.2.2 单片机最小系统介绍..................................................................................8 2.3 L297/L298 功能介绍............................................................................................12 2.4 步进电机的细分及其电流最佳设计.................................................................13 2.4.1 细分原理..................................................................................................13 2.4.2 步进电机电流的非线性设计....................................................................15 第三章 硬件设计................................................................................................................16 3.1 硬件电路的具体应用............................................................................................16 3.1.1 C8051F020 功能模块.................................................................................16 3.1.2 L297/L298 电路设计.................................................................................17 3.2 控制电路................................................................................................................19 3.2.1 键盘输入....................................................................................................19 3.2.2 串行通信接口............................................................................................20 第四章 步进电机驱动电路软件设计................................................................................21 4.1 驱动器个程序模块开发.......................................................................................21 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 主程序设计................................................................................................21 定时器中断服务程序................................................................................22 按键输入及控制程序................................................................................23 串口通信程序............................................................................................24 2.1 步进电机的结构特点与工作原理..........................................................................5

一种简单实用的步进电机细分驱动器

一种简单实用的步进电机细分驱动器
一
列 开始 。 这对步进 电机使用在某些数控设备时是非常
重 要 的 ＿ 触 发 器 的 Ｃ 脉 冲 取 自 ４ １ Ｊ Ｋ Ｐ ５ ６的进 位 脉 冲 Ｃ ， 一
维普资讯
器件与应用
一
种简单 实用 的步进 电机
细 分驱 动 器
沈诗佳 程 琳
（ 肥 电力学 校 ２ ０ １ 合 ０ ） ３ ５
对步进 电机进 行细分驱动 ，可 以减小 步距 角 ，改 善低频共振 ，降低运行噪声 。本 文所设计 的细 分驱动 器 只用 少量 中规 模 集成 电路 ，具 有简 单 实 用、成 本 低 、容 易实 现等 优 点 ，设计 原 则适 用 于各 种 步进 电 机 。现 以三 相步进 电机六 拍运行 为例进 行 具体设计 ， 为简单 计 ，细分 数取 ８ 。事 实上更高 的细 分 ，其 步距
表 １三 相六 拍 ８ 细分时序 于 ４ １ 在 低 ８ 时 ｏ ＝ ，在 高 ５６ 位 ４０ ８ 时 ０ ＝ 。因此 ， 个 异 或 门 位 ４Ｌ 三 的输 出 ０ 、 ２ 、 １ 为 ４ １ ３ ０ ０ ５６
Ａ
低 ８位 时 相 应 输 出 的 原 码 ，高 ８
Ｂ Ｃ
角将接近或小于步进电机最大步距角误差及传动机构误 差 ，故更高 的细分对提 高传动精度 井无实 际意义 该
设计 的框 图如图 ｌ ，三相六拍 ８细分 的时序见表 ｌ 。
的的两倍 ， 这是 因为步进 电机 步距 角与给定 电流不成线 性关系 ，在初通 电时，其步距角较小 ， 第一级 电流变化 较大有利于改善步距角的线性 。 考虑到步进 电机的正反 转 图 ２ 形 的变 化 方 向 应 该 是可 逆 的 波
一
二 ：
的 … ’… … … … … 。 … ： … 一 … ’ …

三相反应式步进电机驱动器的设计与实现

三相反应式步进电机驱动器的设计与实现

0 引言
人工智能是指研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的职能 的理论、方法、技术级应用系统的一门新的技术科学［1］，在工 程、技术研究等领域很多方面都有广泛的应用，为国民经济的 发展和人类生活的改善作出了巨大的贡献。以下将对人工智能 技术在电气自动化控制方面的应用作一探讨。
1 人工智能控制优势分析
人工智能控制的方法有很多种，对于不同的控制类型通常 采取不同的控制方法。人工智能主要利用人工智能函数近似器 加以处理［2］，例如 AI 控制器，神经、模糊、模糊神经以及遗传算 法都可看成一类非线性函数近似器。它具有很多常规函数估计 器所不具备的优势：（1）设计思路简单。人工智能的设计不需要 控制对方的模型，而传统的古典控制器要在对方的模型上加以 设计，并且存在的不确定因素较多［3］，例如很难得到控制对象 的精确动态方程，参数变化，非线性时往往不知道，也是造成传
步进电机以其良好的可操控性，在生产、生活的各个环节 都得到了广泛的应用，尤其是在自动化水平不断提高的今天， 步进电机更具有良好的应用前景，如在微控制、精确控制、特种 控制等方面发挥了重要作用。反应式步进电机步距角为 1.5°，转 子上均匀分布一些小齿，定子齿有 3 个励磁绕阻，其几何轴线依 次分别与转子齿轮轴线错开。电机的位置和速度与导电次数（脉 冲数）和频率成一一对应的关系，其方向由导电顺序决定。
统古典控制器的弊端。（2）控制器的性能得以提高。人工智能控 制器改变了相关参数，例如响应时间、下降时间等，性能得到很 大的提高。比如，现在使用的模糊逻辑控制器的上升时间比最 优 PID 控制器快 1.5 倍，下降时间快 3.5 倍。（3）简单容易操作。 古典控制器存在着调节能力差的缺陷，而人工智能控制器相对 而言降低了控制难度，对新信息和数据的适应能力也得到了改 进。在不具备相关专业知识的情况下，也可以通过相关信息提示 进行设计，相对而言简单且容易操作。

一种新型反应式步进电机驱动器的设计与研究

一种新型反应式步进电机驱动器的设计与研究

科技资讯2008N O.11SCI ENC E &TEC HNO LO GY I N FO RM A TI ON 工程技术在开发新型数控标牌打印机(Z L 99247093.5)的过程中,面对着大批量生产线的快节奏对打印机的速度提出很高的要求,驱动与控制系统的性能很大程度上决定了整个数控标牌打印机的性能。

作为进行商品化的新产品研发,必须考虑批量生产的成本和用户的经济承受能力,所以,该打印机选择了反应式步进电机驱动与控制方案[1]。

但是目前常见的反应式步进电机驱动电源的驱动电路,都有很大缺陷,不能满足该数控打印机的性能指标要求:譬如,单电压驱动电路虽然线路简单,但是其限流电阻R 功耗大,电源效率低,电机高频性能不好[2];高低压切换驱动电路改善了步进电机的快速性,但是由于增加了一个高压电源,而是电源结构复杂,成本变高[3];由于在脉冲加入时采用高电压供电,故对功放管的特性要求较高;在带负载的情况下,低频运行特性不理想;目前国内外步进驱动器产品采用斩波驱动方式,极大地改善了电流波形,采用能量反馈,提高了电源效率,改善了矩频特性,但是低速运行时由于绕组电流冲击大,使低频产生振荡,运行不平稳,噪声大定位精度没有提高等[4]。

由于数控标牌打印机一般用于产品生产线中,因此对设备的可靠性、动作的准确性和快速性要求较高。

考虑到设备的成本及对电机高频响应的要求,拟选用45BF005、55BF009反应式步进电机。

由于反应式步进电机较其它形式步进电机所要求的驱动电流大,所以研发生产出运行性能好、节省能源、可靠性好、造价低廉的步进电机驱动器是产品成败的关键。

1新型的恒流斩波式步进电机驱动器组成针对当前步进电机驱动器存在的不足,结合当前新技术、新器件的不断出现,本文提出了一种新型步进电机驱动器。

在继承现有驱动器一些成熟的技术成果的基础上,充分利用新型电子器件,提出了改善驱动器性能的新技术和方法,研制出一种新型驱动器,它主要由功率输出、斩波器、吸收回路与能量回收电路等几个部分构成,下面分别予以介绍。

基于TB6560的步进电机驱动电路设计

基于TB6560的步进电机驱动电路设计

基于TB6560的步进电机驱动电路设计步进电机要削减发热，就要削减铜损和铁损。

削减铜损就是减小和电流，要求在选型时尽量挑选电阻小和额定电流小的电机，但是这往往与力矩和高速的要求相抵触。

对于已选定的电机，首先，应充分利用驱动器的自动半流控制功能和脱机功能，自动半流在电机处于静态时自动减小电流，脱机功能是将输出电机电流切断；第二，细分驱动器因为电流波形临近正弦，谐波少，电机发热也会较少。

削减铁损与电机驱动电压有关，高压驱动的电机虽然会带来高速特性的提升，但也带来发热的增强。

所以应该挑选合适的驱动电压等级，兼顾高速性、平稳性和发热、噪声等指标。

为尽可能减小电机发熟，需要TB6560的TQ2和TQ1引脚电平在电机工作时设置为电流输出最大，在电机不工作时电流减半甚至更小，故称为“自动半流电路”。

用NFA、NFB定义最大输出电流后，通过TQ2和TQ1设置电流比率输出，设为00、01、10、11时，输出的电流分离为最大电流的100％、 75％、50％、25％。

转变电机的驱动电流，也就转变了电机输出扭矩的大小。

自动半流电路设计选用可重复触发的单稳态电路芯片74CH123，用电机的驱动脉冲CLK作为单稳态电路的触发脉冲。

单稳态电路的反向输出接TQ2引脚，电机驱动脉冲持续时TQ2向来保持低电平，无驱动脉冲时保持高电平。

在图2 电路中，TQ1衔接3个跳线帽。

接跳线1，TQ2、TQ1始终同为高或低电平，驱动电流在25％～100％切换；接跳线2，TQ2始终为低，电流在 50％～100％切换；接跳线3，电流在25％～75％切换。

可按照工作驱动电流需要挑选不同跳线。

2 步进电机失步和越步问题及解决办法步进电机中产生的同步力矩无法使转子速度尾随定子磁场的旋转速度，从而引起失步。

失步产生的主要缘由及解决办法：①步进电机的转矩不足，拖动能力不够，当驱动脉冲频率达到某临界值开头失步。

因为步进电机的动态输出转矩随着延续运行频率的升高第1页共2页。

步进电机SPWM细分驱动设计

步进电机SPWM细分驱动设计
但是步进电机在实际运用中也存在一些缺陷，比如在低速运行时振动、噪声大， 在接近自然频率时存在共振，高速运行时输出转矩降低。所以如何有效解决这些问题， 成为步进电机在实际运用推广中的技术难题，细分驱动技术应运而生，有效解决了这 些难题。因而细分驱动技术的发展推动了步进电机在更多领域的运用。
1.2 研究的目的及意义
图 1 三相混合式步进轴向剖面图
第 2 页 (共 49 页)
2.2 步进电机的基本工作原理
图 2 为三相混合步进电机的简化模型，定子为三相六级，三绕组分别绕在相对的 两个磁极上，绕组通电时这两个磁极的极性是相同的，它的每段转子铁心上有八个小 齿。从电机的某一端看，当定子的一个磁极与转子齿的轴线重合时，相邻磁极与转子 齿的轴线就错开 1/3 齿距。如图 2(a)中所示 a 段转子铁心的情况，A 相磁极下定转子 齿的轴线重合时，B, C 相磁极分别与转子齿错开± 1/情况相同。
1 绪论
1.1 前言
步进电机 SPWM 细分驱动设计
步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机，其应用发展己有多年的历史。可以说 步进电动机天生就是一种离散运动的装置，是纯粹的数字控制电动机。步进电机驱动 器通过外加控制脉冲，控制步进电动机各相绕组的导通或截止，从而使电动机产生步 进运动。就是说给一个电脉冲信号，电动机就转过一个角度或者前进一步，其输出转 角、转速与输入脉冲的个数、频率有着严格的比例关系。基于步进电机的这些特点， 步进电机被广泛运用于数控机床、医疗、军事、自动化生产线等领域。
目前，国外对步进电机的控制和驱动都趋于采用专用芯片。典型的芯片有两类: 第一类芯片的核心是采用硬件和微小的程序来实现步进电机合理的加减速，与此同时 完成正反转。第二类芯片的关键是可以实现细分驱动。我国步进电机驱动器的研究起 步较早，但发展较慢，直到近些年才有了长足的进步。多年来，科学家们尝试了多种 控制方式，力求改善步进电机系统的性能，有如下常见控制方式：单电压驱动、高低 压启动、恒电流驱动、调频调压驱动、细分驱动。

步进电机驱动器方案

步进电机驱动器方案

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。

基于LV8731V的步进电机细分驱动器设计

基于LV8731V的步进电机细分驱动器设计

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ａ ｓｔｅｐｐｅｒ ｍｏｔｏｒ ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ ｄｒｉｖｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｓａｎｙｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
（ＳＡＮＹＯ ）ＬＶ８７３ １ Ｖ ｃｈｉｐ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｄｒｉｖｅｒ ｗａｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｔｈｅ ｍ ａｉｎ ｃｉｒｃｕｉｔ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｉｇｎａｌ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｃｉｒ—
本 文根 据步进 电机 的工作 原 理 及 应 用 ，介 绍 一 种 基 于 ＬＶ８７３１Ｖ 芯 片 的步进 电机 细分 驱 动 器 的设 计 方 案及 其实 现 电路 图 。本 设计 不仅 适用 于 高校机 电类 或 电气 自动 化类 专业 相 关课 程 的教 学 与 实 践 ，也 适 用 于 实 际生产 生 活 中的机 电一体 化设 备 。
ｃｕｌｔ，ｔｈｅ ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍ ｏｄｅ ｓｅｔｔｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｅｔｔｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ，ｅｔｃ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｈａｄ ｂｅｅｎ ａｐｐｌｉｅｄ ｔＯ ｔｅａｃｈｉｎｇ ａｎｄ
ｐｒａｃｔｉｃｅ，ａｎｄ ｇｏｏｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｈａｄ ｂｅｅｎ ａｃｈｉｅｖｅｄ．
２｛｝１８年 １月 ２５日第 ３５卷 第 １期
通 缱 电 源 段 术
Ｔｅｌｅｃｏｍ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｊａｎ． ２５，２０１８，Ｖｏ１． ３５ Ｎｏ．１
豪
基 于 ＬＶ８７３ １ Ｖ 的步 进 电机 细分 驱 动 器 设 计
彭 宇 林 ，覃 贵 礼 ，安 轲 ，梁 维 刚 （１．广 西 职 业 技 术 学 院 ，广 西 南 宁 ５３０２２６；２．广 西 师 范大 学 物理 科 学 与技 术 学 院 ，广 西 桂 林 ５４１００４）

基于TB67S109A电机驱动器的步进电机设计

基于TB67S109A电机驱动器的步进电机设计

基于TB67S109A电机驱动器的步进电机设计
一、作品简介
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机，是现代数字程序控制系统中的主要执行元件，应用极为广泛。

在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为步距角，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。

可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。

虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。

它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。

此次作品主要采用TB67S109A电机驱动器。

TB67S109A是一种配备PWM 斩波器的两相双极步进电机驱动器，内置时钟解码器。

特点有以下几点：
1、能够控制一台双极步进电机
2、能够用PWM来控制恒流驱动
3、允许全步，半步，四分之一，1/8，1/16，1/32步运行。

4、错误检测(TSD/ISD)信号输出功能。

5、内置错误检测电路(热关断(TSD)，过电流关断(ISD)，以及上电复位(POR) 5、可通过外电阻与电容自定义电机的斩波频率。

《基于FPGA控制的步进电机细分驱动器的设计与现实》范文

《基于FPGA控制的步进电机细分驱动器的设计与现实》范文

《基于FPGA控制的步进电机细分驱动器的设计与现实》篇一一、引言步进电机因其精确的步进运动和易于控制的特点，在工业自动化、机器人技术、精密仪器等领域得到了广泛应用。

然而，传统的步进电机驱动器在细分控制上存在一定局限性，如控制精度不高、响应速度慢等。

为了解决这些问题，本文提出了一种基于FPGA（现场可编程门阵列）控制的步进电机细分驱动器设计方案，并对其进行了实际实现。

二、步进电机及驱动器概述步进电机是一种将电脉冲信号转换成线性或旋转运动的设备。

其工作原理是通过改变电机的电流方向和大小来控制电机的转动。

步进电机驱动器则是用来控制步进电机的设备，它可以将控制信号转换为电机所需的电流和电压。

传统的步进电机驱动器通常采用微控制器或数字信号处理器（DSP）进行控制，但这些控制器在处理复杂算法和控制策略时存在一定局限性。

三、基于FPGA的步进电机细分驱动器设计（一）设计思路基于FPGA的步进电机细分驱动器设计思路主要包括以下几个步骤：首先，根据步进电机的特性和应用需求，确定驱动器的性能指标；其次，设计FPGA的硬件电路和软件算法，实现步进电机的细分驱动控制；最后，对设计进行仿真和实际测试，验证其性能和可靠性。

（二）硬件设计硬件设计主要包括FPGA芯片的选择、电源电路、信号处理电路等。

在选择FPGA芯片时，需要考虑其性能、功耗、价格等因素。

电源电路需要提供稳定的电源电压，以保证FPGA和步进电机的正常工作。

信号处理电路则需要将控制信号转换为适合步进电机驱动的电流和电压。

（三）软件算法设计软件算法设计是实现步进电机细分驱动控制的核心部分。

主要包括步进电机的控制策略、细分算法、抗干扰措施等。

控制策略需要保证电机的平稳运行和精确控制；细分算法则需要将电机的转动细分为多个步进，提高电机的控制精度；抗干扰措施则需要保证系统在复杂的环境下能够稳定工作。

四、实际实现与测试（一）实现过程根据设计思路和硬件、软件设计方案，进行实际制作和调试。

基于简单芯片的步进电机驱动器设计带multisim仿真

基于简单芯片的步进电机驱动器设计带multisim仿真

基于简单芯片的步进电机驱动器设计（附带MULTISIM仿真源程序）前言1.任务需求分析1.1设计要求：本次课设主要任务为：设计一个由放坡发生气供给时钟信号的四相步进电机驱动装置。

该装置可实现：一，电机启动/停止控制。

二，电机正转/反转控制。

三，转速控制。

四，步数控制。

五，步进电机的驱动电路足够驱动小功率单极性四相步进电机。

五，实现单极性四相步进电机的单项激励、双向激励、四相八拍激励。

1.2具体要求分析：要实现以上功能，必须先对步进电机的原理、结构有初步的了解。

下面，就先简单介绍一下步进电机的工作原理：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。

在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。

可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

下面就本次试验要完成的单极性四相步进电机作简要介绍：因此，我们可以认为，本次设计的任务就是实现下图的时序波形：2.总体方案设计2.1为完成单极性四相步进电机的设计，我必须把总体设计分为几大步骤：一．方波发生器的设计：放坡发生的设计中，可连带实现点击的启动/停止控制，转速控制。

二．单四相激励电路的设计三．双四相激励电路的设计四．四相八拍激励电路的设计五．电机正传反转电路的设计六．步数控制电路的设计完成这些设计之后，通过开关的方式把它们连接起来，就构成了步进电机驱动装置。

2.2原理框图电源---方波发生器——逻辑电路—输出驱动电流3.单元电路设计3.1方波发生器的设计：设计中，可连带实现点击的启动/停止控制，转速控制。

该电路是用555定时器构成的多谐振荡器。

该电路工作原理为：当电源接通瞬间，电容C两端没有存储电荷，两端电压为0，666定时器的2、6端输入电压为0，即出现6端输入电压小于2/3Vcc，2端的输入电压小于1/3Vcc的情况，使555对电容C充电，直到C两端电压超过2/3Vcc。

《基于FPGA控制的步进电机细分驱动器的设计与现实》范文

《基于FPGA控制的步进电机细分驱动器的设计与现实》范文

《基于FPGA控制的步进电机细分驱动器的设计与现实》篇一一、引言随着科技的不断发展，步进电机已经成为自动化领域中的核心执行器。

其运行性能与效率在很大程度上依赖于驱动器的设计与控制。

为此，本文旨在设计并实现一种基于FPGA（现场可编程门阵列）控制的步进电机细分驱动器，以提高步进电机的运行效率和精确度。

二、步进电机及其驱动器概述步进电机是一种将电脉冲信号转换为线性或旋转运动的装置。

它广泛应用于自动化、机械控制等领域。

然而，步进电机的性能在很大程度上受到驱动器的影响。

传统的步进电机驱动器往往存在精度不高、噪音大等问题。

因此，对步进电机驱动器的设计与优化显得尤为重要。

三、FPGA控制的优势FPGA作为一种可编程的逻辑器件，具有高速度、高集成度、低功耗等优点。

将其应用于步进电机驱动器的控制中，可以实现对电机的精确控制，提高电机的运行效率和稳定性。

此外，FPGA的并行处理能力可以满足步进电机驱动器对实时性的要求。

四、基于FPGA控制的步进电机细分驱动器的设计1. 硬件设计硬件设计主要包括FPGA控制器、步进电机、电源电路、信号处理电路等部分。

其中，FPGA控制器负责接收和处理上位机发出的控制信号，并输出到步进电机驱动器，以实现对电机的精确控制。

电源电路为整个系统提供稳定的电源，信号处理电路用于对输入信号进行滤波、放大等处理。

2. 软件设计软件设计主要包括FPGA的编程和控制算法的设计。

FPGA 的编程包括对输入输出接口的配置、对步进电机驱动器的控制等。

控制算法的设计包括电机的细分控制算法、速度控制算法等。

通过编程和控制算法的设计，可以实现对步进电机的精确控制和高效运行。

五、驱动器的实现与测试在完成硬件和软件设计后，我们进行了驱动器的实现与测试。

首先，我们搭建了测试平台，将驱动器与步进电机连接起来，然后通过上位机发送控制信号，观察电机的运行情况。

测试结果表明，我们的驱动器能够实现对步进电机的精确控制，电机的运行效率和稳定性得到了显著提高。

一种简单高效的步进电机驱动器

一种简单高效的步进电机驱动器

２步进 电机的控制
步 进 电机 的 运 行 性 能 与 控 制 方式 有 密 切 关 系 ， 进 电机 伺 服 系统 从 其 控 制 方 式 步 看 ， 以 分 为以 下三 类 ： 环控 制 系统 ； 可 开 闭 环控 制 系 统 ； 闲环 控 制 系 统 。步 进 电 机 半 最简单的控制方式就是开环控制 。
３步 进电机驱动器设计
３． １步进 电机 驱动器 的构 成 步 进 电机 驱 动 器 的 主 要 构 成 如 图 １所 示 ，一 般 由环形 分配 器 、 信号 放 大 与处理 、 推动 级 、功率 放大 器等 部分 组成 ， 于功 率 用 步进 电机 的 驱 动 器还 要 有 多种 保 护 电路 。 步 进 电机 的 工 作 过程 由控 制 器和 计 算 机 软件 控 制 。环 形 分 配 器的 功 能 和 步 进 电 动 机 的速 度 控 制 由软 件 实 现 。 就 是 在 计算 机数 字控 制 系统 中 ，采 用 软件 实现 脉 冲 分 配 的 方式 。环 形 分 配 器接 受 来 自步 进脉 冲 发生 器的 ＣＰ脉 冲 ， 并按 步进 状态 转换表 要 求 的状 态 顺 序 产生 各 相 导 通 或 截止 的脉 冲 信 号 。 并 将 此 信 号 送 入 信 号 放 大 与 处 理
图 １ 步进 电机驱 动器构 成
圈２
功率驱 动部分 一相原 理接线 匿
Hale Waihona Puke ①作 者 简 介 ：周 艳 秋 ，女 ，大连 交通 大学 工 程 硕 士 。
级 。信 号 放 大 与 处理 器将 环 形 分 配 器输 出 的 信 号加 以放 大 ，变 成 足 够 大 的信 号 送 入 推 动级 。推 动 级 的 作 用是 将 较 小 的信 号 放 大 到 足 以推 动 功 率放 大 器 的 输 入信 号 。有 时 ， 动 级 还 承 担 电平 转 换 的 任 务 。功 率 推 放 大 器直 接 与 电机 的 各 相 绕 组 连 接 ，它接 收来 自推 动 级 的 信 号 ，控 制 电 机 各 相绕 组 的 导 通与 截 止 ，同时 也 对 绕 组 承 受 的 电压 和 电流 进 行 控 制 。 保 护级 作 用 是 根据 需 要 设 置 的过 电流 、 过热 、过 压 、欠 压保 护 等 电路 ，以保 证功 率 放 大 器 的安 全 。 ３． ２一种 简单 高效 的步 进 电机驱 动器 设计 鉴干 单 电压步进 电机 驱动 电源的 电源效 率低 和高低 压驱动 电源的 电机绕组 电流波 形 差的 特点 ， 改善 电机绕 组 电流波 形和提 高 为 驱动 电源 的效率 ， 本设计 中采 用恒 流斩波 的 高低压 步进 电机驱 动电源 。步进 电机 驱动 电 源功率 驱动 部分原 理接 线图如 图 ２ 所示 。 ３． １电路 的工作原 理 ２． 如原 理 图 ２所 示 。 电压 比较 器 Ａ 的两 个输 入端 ， 中之 一 接给 定 电平 ， 其 另一端 接 来 自取 样 电阻 Ｒ 的 电压信号 。在单 片机 输 入高 电平控 制信 号之 前 ， 处 于截止 状 态 ， Ｔ Ｒ 中无 电流流过 ， Ｒ 反馈 电压为零 ， 电压 比 较 器的 两个输 入端 Ｕ ＞Ｕ ， 电压 比较 器 则 输 出 高 电平 ， 三极 管 Ｔ ． 导通 、复合 三极 管 Ｔ， 通 ， 由于 Ｔ 导 但 处 于截 止 状态 ， 所以 电 动 机 绕 组 中无 电流 。 当单片机输入高 电平控制信号 ， 门 Ｇ ０Ｃ 内的集 电极开路输 出的三极管导通 ， 门 Ｇ ＯＣ 输 出为 低电平 ， 则光 电藕 合器 Ｄ， 的发光二 极 管 导通 发光 ， 使光 敏三 极 管导 通 ， 复合 三 使 极管 Ｔ 导通 ， 电压 十Ｖ 使 加到 电机绕 组 Ｌ 上 ，由于在 电机 绕组 中 主 回路 阻抗较 小 ， 绕 组 电流迅 速上 升 ， 很短 的时 间 内即可达 到 在 规定的 电流值 ， 当采样 电阻 Ｒ 上的 电压降达 到某一规 定数 值时 ， 电压 比较 器的 Ｕ ． ＜Ｕ ， 使其输 出变为 高电平 ， 三极管 Ｔ 截 止 ， 使复 合三极管 Ｔ， 截止 ， 停止 向绕组 回路供 电 ， Ｖ 由 Ｖ 继续 向 电机 绕组 回路 进行 供 电。 当单 片 机输 入低 电 平控 制信 号 ， 门 ＯＣ Ｇ 内的 集 电极开 路输 出的三 极 管截 止 ， ０ｃ 门 Ｇ 输 出为高 电平 ， 则光 电藕 合器 Ｄ， 截止 ， 使 复合 三极 管 Ｔ， 截止 ， 电机绕 组 中的 电流 通过 续 流 回路进 行 泄 放 ， 组 电 流值 下 降 ， 绕 采 样 电 阻 Ｒ ｆ检测 到 的 电压降 为零 ， 电压 比 较 器的输入 端 Ｕ ＞Ｕ 时 ， 其输 出变 为高 电 平， 又使三 极管 Ｔ． 复合 三极管 Ｔ， ， 导通 ， 为 下 一次 电机 启动 作 好 准 备 。

一种典型步进电机驱动器的设计

一种典型步进电机驱动器的设计

一种典型步进电机驱动器的设计
郗海燕
【期刊名称】《电子设计工程》
【年(卷),期】2014(22)11
【摘要】步进电机是将电脉冲信号转变为角位移的开环控制元件,步进电机的驱动需要配置专用驱动器,A3977是Allegro公司推出具有双极性、可细分用于两相式步进电机驱动的专用集成芯片.本文详细介绍了应用A3977芯片实现步进电机驱动器的设计方法及设计注意事项,并给出实际工程试验的实测结果.该步进电机驱动器具有控制简单、结构紧凑、低成本、定位精度高、低功耗等特点.
【总页数】3页(P65-66,70)
【作者】郗海燕
【作者单位】中国电子科技集团公司第39研究所,陕西西安710065
【正文语种】中文
【中图分类】TN721.5
【相关文献】
1.一种用于实验教学的步进电机驱动器的设计 [J], 袁贵栋;李翠英;路增立;任有志
2.一种基于存储技术的步进电机驱动器的设计 [J], 杨永生;吴昌林;裴新
3.一种实用的三相步进电机驱动器的设计 [J], 张金波;辛宇;曹爱华
4.一种高细分,大功率步进电机驱动器设计 [J], 黄涛
5.一种新型反应式步进电机驱动器的设计与研究 [J], 张建川;袭著燕;路长厚
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２）ＰＣＢ印制板布线应布较厚的地层，最好在Ａ３９７７芯片
期”ｍ州嘲
周围布上星行地，同时设计印刷电路板时应考虑器件的散热
设计。 ３）为保证输出电流取样的精确，电流的取样电阻有单 独地，并将其连到器件周围的星形地上，而且引线越短越好。 ４）根据负载电机参数，设计相匹配的Ｌｃ电流滤波器。
．６６一
戮茹茹镧
罔３电机绕组的电压测试图
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环 控制元件，由于步进电机的步距不受电压波动和负载变化的 影响，也不受环境条件的限制，而只与脉冲频率成正比。它
能够按照控制脉冲数的要求，立即起动、停止、反转，在不
步进，省去了相序表，高频控制线及复杂的编程接口。这使 其更适于应用在没有复杂的微处理器或微处理器负担过重的 场合。同时Ａ３９７７的内部电路可以自动地控制其ＰＷＭ操作 工作在快、慢及混合衰减模式。这不但降低了电机工作时产 生的噪声，也同时省去了一些额外的控制线。 其内部低输出阻抗的Ｎ沟道功率ＤＭＯＳ输出结构，可以 使其输出达到２．５
ｏｆＣｈｉｎａ，舰＇ａｎ ７１００６５，Ｃｈｉｎａ）
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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｔｅｐｐｅｒ ｍｏｔｏｒ ａｎｇｌｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ．Ａ３９７７
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ｏｐｅｎ－ｌｏｏｐ ｃｏｎｔｒｏｌ
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ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ｗｈｉｃｈ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｓ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ—ｐｕｌｓｅ ｓｉｇｎａｌ
本文链接：/Periodical_dzsjgc201411019.aspx
Ｌ．Ｂｏｙｌｅｓｔｅｄ，Ｌｏｕｉｓ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０１ １，４：６９—７１．
【６】６梁晓雯．电子系统设计基础【Ｍ】．合肥，中国科学技术出版
类功放电路通过给功放管施加一定的直流偏置电压，使功放
管在静态时处于微导通状态，非线性失真比乙类小。在基本
Ｎａｓｈｅｌｓｋｙ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ
率放大电路的输出波形均不存在交越失真，可见以运放为前
置级的功率放大电路可减小交越失真。 参考文献： ［１】聂典，丁伟．Ｍｕｈｉｓｉｍｌ０计算机仿真在电子电路设计中的应 用［Ｍ］．北京，电子工业出版社，２００９． ［２】杨拴科，徐正红．模拟电子技术基础【Ｍ】．北京，高等教育出 版社．２００４． ［３］严行全．浅谈功放中的负反馈叨．中国新技术新产品２００９（１９）：
动进而得到灵活的角度控制（位置控制），并可得到与该脉 冲信号频率成正比例的转动速度。该步进电机驱动器在工程
图２驱动器硬件构成框图
ｓｔｅｐｐｅｒ ｍｏｔｏｒ
应用中运行良好可靠、俯仰位置测量与定位精度高。
ｄｒｉｖｅｒ
Ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ
图３和图４为用示波器测试电机绕组的电压及电流测
ｉｎ
ａ
ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ
ｃｅｒｔａｉｎ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
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ａｌｓｏ ｇｉｖｅｏｒ ｄｒｉｖｅｒ ｉｓ ｅａｓｉｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ，ｌｏｗｌｙ ｃｏｓｔｅｄ，
ｐｒｅｃｉｓｅｌｙ ｐｏｓｉｔｉｏｎｅｄ ａｎｄ ｌｏｗｌｙ ｃｏｎｓｕｍｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｐｐｅｒ ｍｏｔｏｒ；ｓｔｅｐｐｅｒ ｍｏｔｏｒ ｄｒｉｖｅｒ；ｆｒａｃｔｉｏｎｉｚｅ；Ａ３９７７
１３５－１３６． ＹＡＮ Ｘｉｎｇ－ｑｕａｎ．Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ｔｏ
由于电路中引入了电压并联负反馈，从而提高了功率放大电
路的稳定性。电路的闭环电压增益Ａ。，一－Ｒ：／Ｒ．。
ｎｅｇａｔｉｖｅ
ｆｅｅｄｂａｃｋ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ
其输出信号的频谱图亦只有１ ｋＨｚ基波频率，没有谐波
成分，说明电路没有发生非线性失真。
大学出版社，２００６．
Ａｌｌｅｇｒｏ
Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍ，ＬＬ．Ａ３９７７－Ｄａｔａｓｈｅｅｔ．ａｓｈｘ．【ＥＢ／ＯＬ］．（２０１ ３—
０４—２３）［２０１３－０５－１２１．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｌｌｅｇｒｏｍｉｃｒｏ．ｃｏｍ／－／ｍｅｄｉａ／
Ｆｉｌｅｓ／Ｄａｔａｓｈｅｅｔｓ／Ａ３９７７一Ｄａｔａｓｈｅｅｔ．ａｓｈｘ．
Ｔｈｅｏｒｙ【Ｍ】．美国，２００２．
（上接第６６页）
参考文献： ［１】顾绳谷．电机及拖动基础【Ｍ］北京：机械－ｒ＆出版社，１９８１． 【２】坂本正文（日）．步进电机应用技术【Ｍ】．王自强，译．北京：科 学出版社．２０１０． 【３】王彦．基于ＦＰＧＡ的工程设计与应用［Ｍ】．西安：西安电子科
图４电机绕组的电流测试图
３工程应用及试验结果
在某低轮廓车载卫星通信天线的天线控制系统通信板的 俯仰驱动控制中采用了上述设计的多通道智能型的步进电机
驱动器。步进电机选用一种结构体积小的高性能两相混合式
黠
Ｆｉｇ．２
步进电机，型号：３５ＢＹＧ２５０Ｂ，电流：Ｏ．５ Ａ。俯仰的角度测
ＣＰＩ，Ｄ
逻辑 垂忙
量省略了测速传感器及位置角度传感器，利用了步进电机在 不丢步的情况下运行时，依照输入的脉冲数作固定角度的转
Ｆｉｇ．３ Ｍｅａｓｕｒｅｄ ｖｏｈａｇｅ
ｃＬｌｎＰｓ
ｏｆ ｍａ（’ｈｉｎｅ ｗｉｎｄｉｎｇ
（下转第７０页）
万方数据
囊譬Ｈ曩粤Ｅ＾■‘＾！一
‘八八八八八
／＼／Ｖ Ｖ。Ｖ＼
图９输出波形
Ｆｉｇ．９ Ｏｕｔｐｕｔ ｗａｖｅｆｏｒｍ
《电子设计工程》２０１４年第１１期
型功放电路前端串接运算放大器，形成闭环电压负反馈，可 以提高功放电路的稳定性。前置级为运放的乙类、甲乙类功
中图分类号：ＴＮ７２１．５
文献标识码：Ａ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ
ａ
文章编号：１６７４—６２３６（２０１４）１卜００６５—０２
ｔｙｐｉｃａｌ ｓｔｅｐｐｅｒ ｍｏｔｏｒ ｄｒｉｖｅｒ
ＸＩ Ｈａｉ・－ｙｏｎ
（Ｔｈｅ ３９ｔｈ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔ幻ｎ
Ｆｉｇ．４ Ｍｅａｓｕｒｅｄ ｖｏｌｔａｇｅ
ＣＵＦＶｅＳ
ｏｆ ｍａｃｈｉｎｅ ｖｄｎｄｉｎｇ
技大学出版社，２００７．
【４］周立功．ＡＲＭ嵌入式系统基础教程［Ｍ］．北京：北京航空航天
４结束语
应用内置译码器步进电机微步进驱动芯片Ａ３９７７设计的 步进电机驱动器在丁程已经得到成功应用。应用试验结果表 明采用上述设计方法设计的驱动器驱动两相混合式步进电机 在要求低速、低功率、结构紧凑、成本低、定位精度高的应 用场合值得推广应用。 【５］５
Ａ，３５
丢步的情况下运行时，角位移的误差不会长期积累，所以， 步进电机在速度、位置等控制领域中的应用愈来愈广泛川。 步进电机属于ＤＣ驱动的同步电机，但无法直接用ＤＣ电源来 驱动。需要配置专用的驱动器才能使用口】。
Ｖ。这一结构的另一优点是，使它能
完成同步整流功能。由于有同步整流流功能，既降低了系统 的功耗，又可以在应用时省去外加的肖特基二极管。 Ａ３９７７的休眠功能可以使系统不工作时的功耗达到最低。 休眠时芯片的大部分内部电路，如输出ＤＭＯＳ、比较器及电 荷泵等都将停止工作。从而在休眠模式时，包括电机驱动电 流在内的总电流消耗在４０ ｐＡ以内。此外，内部保护电路还 有利用磁滞实现的热停车、低压关断及换流保护等功能。
主要功能包括：步进细分控制、方向控制、速度控制、电流 控制、睡眠控制及功率放大。图ｌ为Ａ３９７７的逻辑框图口】。 由于采用了内置译码器技术，Ａ３９７７可以很容易的使用 最少的控制线对步进电机实施微步进控制。其最简单的步进 输入只需“ＳＴＥＰ”（步进）和“ＤＩＲ”（方向）２条输入线。 通过“ＳＴＥＰ”脚简单的输入１个脉冲就可以使电机完成１次
结合上述硬件设计配以完善的软件设计就可以完成驱动 器的完整设计，软件设计包括两部分；ＡＲＭ微处理器应用软
试图。
测试条件为：电机转速９００
ｒｐｍ
细分控制１／４步
件及ＣＰＬＤ逻辑器件硬件语言设计。 驱动器硬件设计中的注意事项：
１）Ａ３９７７芯片ＰＦＤ、ＶＢＢ引入端应加入相对应的去耦电
容（越靠近芯片越好）；
ａｍｐｌｉｆｉｅｒ［Ｊ３．Ｃｈｉｎａ
ＮｅｗＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ
Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，２００９（１９）：１３５－１３６．
【４】杨刚，周群．电子系统设计与实践【Ｍ】．北京，电子工业出版 社．２００４．
３结论
文中通过Ｍｕｌｔｉｓｉｍ软件对４种不同功率放大电路的仿真， 绘制各功率放大电路的原理图，进行瞬态分析和傅里叶分析， 可以概括总结出乙类功率放大电路的特点是存在非线性失真
作者简介：郗海燕（１９６８－－），女，陕西蓝田人，高级工程师。研究方向：伺服系统控制与微电子技术应用。
一６５—
万方数据
《电子设计工程》２０１４年第１ｌ期
‘１
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一
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Ｆｉｇ．１
Ａ３９７７逻辑框图
Ａ３９７７ ｌｏｇｉｃ ｄｉａｇｒａｍ Ｏｆ Ａ３９７７
步进电机驱动器。该驱动器主要功能为：接收控制器的控制 速度指令控制步进电机运行；向控制器发送各电机运行状态； 对电机的运行状态进行监控及保护。图２为驱动器的硬件构 成框图。
大（交越失真），失真的原因是晶体管存在死区电压。甲乙
［５】杨锐．佣，功放电路参数的仿真分析叨．电子制作，２０１１（４）．－６９－７１．
ＹＡＮＧ Ｒｕｉ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＯＴＬ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ【Ｊ】．Ｐｒａｃｔｉｃａｌ
社．２００８． 【７】Ｒｏｂｅｒｔ
收稿日期：２０１３—０９—１６ 稿件编号：２０１３０９１２３
２某驱动系统设计应用
某低轮廓车载卫星通信天线要求对天线阵的通信板实 现准确的俯仰同步定位控制。通信板包括３个接收板和一个 发射板。天线阵的通信板具有轻负载、结构紧凑、空间狭小 等特点。驱动电机选用一种结构体积小的高性能两相混合式 步进电机。针对这一工程需求特点，采用微步进驱动芯片 Ａ３９７７结合ＡＲＭ嵌入式微控制器设计了一款多通道智能型的