摘要：介紹以專用控制芯片pbd3517.pbl3770為核心構(gòu)成的兩相步進(jìn)電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)．主要涉及核心控制電路的構(gòu)成、同步化的改進(jìn)及驅(qū)動(dòng)電路的并聯(lián)使用，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明該控制器簡(jiǎn)單、實(shí)用。

關(guān)鍵詞；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，專用控制芯片，控制器

中圖分類號(hào)。tm383.6    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼。a    文章編號(hào)：1001-6848(2000)03-0021-03

    近年，隨著電子器件和永磁材料的發(fā)展，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的研究、生產(chǎn)及應(yīng)用保持著良好的發(fā)展勢(shì)頭，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)已成為機(jī)電一體化元件和組件中應(yīng)用廣泛、產(chǎn)量較大的一個(gè)機(jī)種。步進(jìn)電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)有多種形式，最初是采用分立元件組成的龐大而復(fù)雜的模擬控制電路，由于調(diào)試難度大，穩(wěn)定性差，已逐漸被淘汰；以微機(jī)（單片機(jī)）為核心構(gòu)成的數(shù)字控制電路調(diào)速控制功能強(qiáng)，但存在著逞算速度慢的缺陷，一般只適用于復(fù)雜的運(yùn)行控制場(chǎng)合；新型電機(jī)控制專用芯片的出現(xiàn)，給步進(jìn)電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的便利，這種集成模擬控制芯片控制功能強(qiáng)、保護(hù)功能完善、工作性能穩(wěn)定、組成的系統(tǒng)所需外圍電路簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)，特別適合于對(duì)控制器體積、價(jià)格性能比要求較高的場(chǎng)合。

    本文介紹以pbd3 517、pbl3770為核心構(gòu)成的兩相步進(jìn)電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)，主要涉及核心控制電路的構(gòu)成、同步化的改進(jìn)及驅(qū)動(dòng)電路的并聯(lián)使用。

    控制器電路構(gòu)成圖如圖1所示，圖中，pbd3 517是ericsson公司研制的步進(jìn)電機(jī)控制器專用集成電路，其作用相當(dāng)于一個(gè)環(huán)形脈沖分配器。其中dir控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向，取1和取o時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)向相反。step為步進(jìn)脈沖信號(hào)輸入端，在每一個(gè)脈沖的下降沿，電機(jī)產(chǎn)生一步步進(jìn)。hsm為半步或全步模式設(shè)置，hsm-o為半步運(yùn)行模式，hsm=1為全步運(yùn)行模式。inh為禁止信號(hào)端，inh=1關(guān)斷所有輸出。半步運(yùn)行時(shí)a相及b相的零電流信號(hào)輸出端，為集電級(jí)開(kāi)路輸出。pai、pbi為a相及b相輸出信號(hào)端，為集電級(jí)開(kāi)路輸出。pbd3 517輸入和輸出信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系如圖2所示。

    pbl3770為h橋的脈頻調(diào)制型開(kāi)關(guān)放大器，電動(dòng)機(jī)繞組外接于橋的輸出端ma、mb，當(dāng)輸入邏輯的相位控制端phase為“1”時(shí)，電流從橋路輸出端ma經(jīng)繞組流向mb，當(dāng)phase為“0”時(shí)，電流從mb流向ma。io .ii的邏輯狀態(tài)控制電動(dòng)機(jī)繞組電流的大小。io/l一00時(shí)，獲得********的電流，k，1—10時(shí)，獲得百分之60的電流，獲得百分之20的電流，/o/l一11時(shí)，電動(dòng)機(jī)電流為0。電流的具體數(shù)值由vr及rs決定。

   依據(jù)圖2的時(shí)序圖，可得phase、1\10各信號(hào)的值如表1所示。由表1可得電機(jī)的磁場(chǎng)矢量圖如圖3所示。若電機(jī)處于全步運(yùn)行狀態(tài)，則磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?—3—5—7—1一…，其吸引轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子的步進(jìn)進(jìn)程也為1—3—5—7—1一…。若電機(jī)處于半步運(yùn)行狀態(tài)，則磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?—2—3—4-5—6—7—8-1一…，則轉(zhuǎn)子也按此順序步進(jìn)。

    圖1所示為未同步的兩相步進(jìn)控制器的電路圖。通常將控制電機(jī)一相繞組的電路稱為一個(gè)通道，則該電路包含兩個(gè)通道。將上面一路稱為通道1，下面一種稱為通道2。在大多數(shù)應(yīng)用中，非同步化操作不會(huì)引起什么問(wèn)題，然而，在一些情況下，兩個(gè)通道之間的干攏可引起噪聲及電機(jī)的振動(dòng)。通過(guò)使兩通道同步化會(huì)使噪聲和干擾降低。所謂同步化，就是使兩通道開(kāi)關(guān)有一定的相移，通常180度效果較好。當(dāng)兩通道未同步時(shí)，峰值供電電流為兩個(gè)通道電流的和。當(dāng)相移180度，峰值供電電流為一個(gè)通道的供電電流。則高次諧波會(huì)明顯減小，這意味著降低了對(duì)電源濾波的要求，或同樣的濾波器能取得較好的濾波效果。與相鄰電路的磁場(chǎng)耦合噪聲也會(huì)相應(yīng)降低。同步化后的電路如圖4所示。采用的