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一種基于PMM8731和SI-7300的步進電機驅(qū)動電路設(shè)計

作者: 時間:2014-05-28 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1 PMM8713的功能特點

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/247521.htm

PMM8713是日本三洋電機公司生產(chǎn)的步進電機脈沖分配器。該器件采用DIP16封裝,適用于二相或四相步進電機。PMM8713在控制二相或四相步進電機時都可選擇三種勵磁方式(1相勵磁,2相勵磁,1-2相勵磁三種勵磁方式之一),每相最小的拉電流和灌電流為20mA,它不但可滿足后級功率放大器的要求,而且在所有輸入端上均內(nèi)嵌有施密特觸發(fā)電路,抗干擾能力很強,其原理框圖如圖1所示。

在PMM8713的內(nèi)部電路中,時鐘選通部分用于設(shè)定步進電機的正反轉(zhuǎn)脈沖輸入法。PMM8713有兩種脈沖輸入法:雙脈沖輸入法和單脈沖輸入法。采用雙脈沖輸入法的連線方式如圖2(a)所示,其中CP、CU兩端分別輸入步進電機正反轉(zhuǎn)的控制脈沖。當采用單脈沖輸入法時,其連線方式如圖2(b)所示,該圖中的CK為時鐘脈沖輸入,步進電機的正反轉(zhuǎn)方向由U/D的高、低電位決定。

片中的激勵方式控制電路用來選擇采用何種勵磁方式。激勵方式判斷電路用于輸出檢測;而可逆環(huán)形計數(shù)器則用于產(chǎn)生步進電機在選定的勵磁方式下的各相通斷時序信號。

2 A的結(jié)構(gòu)及功率驅(qū)動原理

A是日本三肯公司生產(chǎn)的高性能步進電機集成功率放大器。該器件為單極性四相驅(qū)動,采用SIP18封裝,其結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

步進電機功率驅(qū)動級電路可分為電壓和電流兩種驅(qū)動方式,電壓驅(qū)動方式有串聯(lián)電阻驅(qū)動和雙電壓驅(qū)動兩種,其中串聯(lián)電阻驅(qū)動在相繞組中串聯(lián)了一定阻值和功率的電阻。為了維持步進電機的相電流,通常要提高驅(qū)動繞組的相電壓,因此繞組串聯(lián)電阻驅(qū)動方式效率較低,但方法簡單,成本低,故在實際驅(qū)動電路中使用較多。雙電壓驅(qū)動在每相繞組導(dǎo)通時,首先施加高電壓VH使電流快速上升,當電壓上升到規(guī)定幅值時,將高電壓VH切斷,此時,回路以低電壓VL維持,電路驅(qū)動效率可大大提高,但因采用高低兩種驅(qū)動電源,且電源切換的控制電路比較復(fù)雜,因而較少采用。電流驅(qū)動方式最常用的是PWM恒流斬波驅(qū)動電路,也是專用集成電路中最常用的能獲得高性能的驅(qū)動方式,其中一相的等效電路圖如圖4所示。步進電機使用較高電壓的電源時,繞組電流幾乎可以近似直線地上升到預(yù)定值,此時由流過RS的檢測電流去控制一個斬波控制電路即可關(guān)斷T1,從而使繞組電流在續(xù)流回路(L、D1、T2、RS、)中續(xù)流并下降。當電流下降到規(guī)定時間后(達到某一電流)由脈沖電路產(chǎn)生脈沖至斬波控制電路可使T1接通,如此反復(fù)(由T1的反復(fù)開關(guān))對繞組電流進行斬波控制,就可使電流平均值趨于恒定。外接穩(wěn)壓二極管D2、D3可用作嵌位保護和內(nèi)部集成續(xù)流回路(外接檢測電阻RS),從而避免T1開關(guān)所引起的尖峰感應(yīng)電動勢所造成的尖峰電壓T1的危害。


3 在步進電機中應(yīng)用

步進電機是常用的執(zhí)行機構(gòu),它用脈沖頻率控制轉(zhuǎn)動速度,而用脈沖的數(shù)目來決定轉(zhuǎn)動的角度。由于拖動負載大小不同,因此,僅僅接上電源是無法工作的,而必須接上相應(yīng)的驅(qū)動器才能工作。驅(qū)動器的輸出可為電機各相提供相應(yīng)通電順序的勵磁電流。實際上,步進電機的工作性能在很大程度上取決于所使用的驅(qū)動電路的類型和參數(shù)。步進電機可分為PM型、VR型和HB型三種。其相數(shù)有兩相,三相、四相、五相、六相等,常用的有兩相或四相混合式步進電機。

由SI—7300A、PMM8713和80C51構(gòu)成的步進電機驅(qū)動電路如圖5所示,圖中,PD端為SI—7300A輸出電流IO的控制端,可以懸空或接高電平,當接高電平時可以適當提高SI—7300A的輸出電流IO。步進電機的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度可通過80C51的鍵盤輸入,同時通過軟件可編程控制并行I/O 口P1.0和P1.1,以輸出相應(yīng)頻率的脈沖來控制步進電機。步進電機采用42BYG009型時,驅(qū)動電壓為24V,此時該功率驅(qū)動電路的矩頻特性如圖6所示。

4 結(jié)束語

該步進電機功率驅(qū)動電路可廣泛應(yīng)用于功率較小的機電設(shè)備中,適合于驅(qū)動電流小于1.5A的混合式兩相、四相步進電機。使用時可根據(jù)實際情況采用兩相或四相輸出。實際上,PMM8713也可通過單片機并用軟件編程來控制,但不宜用于控制要求比較精確的控制系統(tǒng)。

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