一種步進電機細分驅動系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于步進電機驅動領域，尤其涉及一種步進電機細分驅動系統領域。
【背景技術】
[0002] 細分驅動是指將"電機固有步距角"細分成若干小步的驅動方法，細分是通過驅動 器精確控制步進電機的相電流實現的，與電機本身無關。其原理是，讓定子通電相電流并不 一次升到位，而斷電相電流并不一次降為0 (繞組電流波形不再是近似方波，而是N級近似 階梯波)，則定子繞組電流所產生的磁場合力，會使轉子有N個新的平衡位置(形成N個步距 角)。
[0003] 現有步進電機驅動技術，要么整體成本較高、要么電機內部存在電磁干擾、要么保 護性不夠，電機在運轉過程中易燒毀，這些都是我們急需解決的技術問題。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型的發明目的在于解決步進電機的以上問題，提供了一種步進電機細分 驅動系統。
[0005] 本實用新型一種步進電機細分驅動系統，包括FPGA控制芯片、光耦隔離電路、功 率放大電路、H橋驅動電路以及電流保護電路，FPGA控制芯片、光耦隔離電路、功率放大電 路以及H橋驅動電路按順序連接起來，然后接入步進電機，而電流保護電路在分別與步進 電機和FPGA控制芯片相連形成一個閉環電路。
[0006]FPGA控制芯片采用的是EP2C8Q208C8N芯片。
[0007] 光耦隔離電路采用的是HCPL2630芯片。
[0008] 功率放大電路采用的是IR2110芯片。
[0009]電流保護電路采用的是LM393電壓比較器來實現的。
[0010] 本實用新型有益效果如下：
[0011] 本實用新型采用的細分驅動系統擁有成本低、體積小、響應快、使用安全等優點， 能很好的適應各種場合的需求。
【附圖說明】
[0012] 圖1為系統整體框圖。
[0013] 圖2為A相驅動電路圖。
【具體實施方式】
[0014] 下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行說明：
[0015] 如圖1所示本實用新型包括FPGA控制芯片1、光耦隔離電路2、功率放大電路3、H 橋驅動電路4以及電流保護電路5。FPGA控制芯片1、光耦隔離電路2、功率放大電路3以 及H橋驅動電路4按順序連接起來，然后接入步進電機，而電流保護電路5在分別與步進電 機和FPGA控制芯片1相連形成一個閉環電路。
[0016] 該系統中最重要的部件就是FPGA控制芯片1，它是整個系統得以實現的核心元器 件，當控制端發送相關參數及命令到FPGA控制芯片1后，FPGA控制芯片1即輸出相應的電 流信號至步進電機的輸入端，從而達到控制電機的效果。本系統采用的FPGA控制芯片1為 EP2C8Q208C8N，這款FPGA芯片屬于中小規模器件，其大小合適、穩定性高以及可重配制等 特點都是選擇它的理由。
[0017]光耦隔離電路2的主要作用是保護電路不被電磁干擾影響，由于FPGA控制芯片1 輸出的低電壓，而驅動電路是高電壓，所以在運行過程中，高低壓之間相互作用會產生電磁 干擾的現象，加入了光耦隔離電路2后可以將輸入的電信號由發光二極管轉換為光信號， 再由輸出端的光敏二極管轉換為電信號輸出，這樣就能保證系統不會被電磁干擾影響。光 耦隔離電路2我們采用的是光耦隔離芯片HCPL2630。
[0018] 功率放大電路3在系統中的作用主要是控制功率的放大，我們采用的是IR2110芯 片，它擁有開關反應迅速、結構簡單等特點，正是我們系統所需要的。
[0019] 在混合步進電機中，由于它的兩相電流是正反向電流，所以需要H橋驅動電路4來 實現。
[0020] 電流保護電路5的作用是防止步進電機的輸入電流過大燒壞電機，我們采用的是 LM393電壓比較器來實現的，當輸入電壓大于設定的安全電壓時，比較器則輸出一個信號給 控制端，切斷整個系統的電源防止電機燒毀。
[0021] 如圖2所示的A相驅動電路圖中PWM_ah和PWM_al從芯片的HCPL2630的引腳1 和引腳2進入，經芯片HCPL2630內部的光電轉換后，從引腳6和引腳7輸出穩定的信號HIN 和LIN，分別接入驅動芯片IR2110的引腳10和引腳12,經IR2110電路功率放大后，L0和 H0分別從引腳1和引腳7輸出來作為H橋電路的驅動電壓，L0從引腳7輸出時，可以控制 晶體管IRF530的M2和M3的通斷，H0從引腳1輸出時，可以控制晶體管IRF530的Ml和M4 的通斷，輸出的AH、AL信號連接電機的A相，從而達到細分的目的。
[0022] 如圖2所示光耦隔離芯片HCPL2630的1腳連接FPGA的AH的高電平，2接FPGA的 AL的低電平，引腳3和4均接地，引腳5, 8都接入了一個大小為0.IMF的電容，為了防止干 擾，6和7分別與15pF的濾波電容連接。
[0023] 如圖2所示功率放大芯片IR2110的引腳2和3、引腳9和13之間分別加上了 104p 和105p的電容，而引腳2和引腳5之間的二極管的作用在于防止導通時電流過大會燒毀芯 片，起到保護的作用，同時引腳1和引腳7上連接的R3和R5也是起到一個限流的作用，弓丨 腳5、6之間的電容C3是一個自舉電容，C3會在引腳5、6之間產生電源，為引腳7提供電壓。 為了使HCPL2630的6腳和7腳的輸出信號HIN和LIN有效，我們還必須給11腳接入一個 低電壓，當10引腳接入高電平并且12腳接入低電平時，引腳7輸出高電平，引腳1輸出低 電平。
[0024] 如圖2所示，在H橋電路中，上一級的輸入H0，L0作為H橋的兩個輸入，AH、AL是 連接電機A相的兩個輸出。在SPWM波在0~JT范圍內，輸入H0控制M0SFET的M2和M3 的導通和截至，此時的電流方向為電源-M2-A& -M3-地；當SPWM波在JT~2JI范圍內，輸 入L0控制M0SFET的Ml和M4的導通和截至，此時的電流方向為電源-Ml-A- -M4-地，所以 在整個正弦信號的周期內，H橋電路就控制了輸出的電流，使其可以按照正弦規律變化，從 而驅動A、B相繞組。
[0025] 以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式的 限制，本領域的技術人員利用上述揭示的技術內容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均 落在本實用新型的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種步進電機細分驅動系統，包括FPGA控制芯片、光耦隔離電路、功率放大電路、H 橋驅動電路以及電流保護電路，其特征在于：所述FPGA控制芯片、所述光耦隔離電路、所述 功率放大電路以及所述H橋驅動電路按順序連接起來，然后接入步進電機，而所述電流保 護電路在分別與步進電機和所述FPGA控制芯片相連形成一個閉環電路。2. 根據權利要求1所述的一種步進電機細分驅動系統，其特征在于：所述FPGA控制芯 片采用的是EP2C8Q208C8N芯片。3. 根據權利要求1所述的一種步進電機細分驅動系統，其特征在于：所述光耦隔離電 路采用的是HCPL2630芯片。4. 根據權利要求1所述的一種步進電機細分驅動系統，其特征在于：所述功率放大電 路采用的是IR2110芯片。5. 根據權利要求1所述的一種步進電機細分驅動系統，其特征在于：所述電流保護電 路采用的是LM393電壓比較器來實現的。
【專利摘要】本實用新型涉及一種步進電機細分驅動系統領域，屬于步進電機驅動領域。本實用新型一種步進電機細分驅動系統,包括FPGA控制芯片、光耦隔離電路、功率放大電路、H橋驅動電路以及電流保護電路， FPGA控制芯片、光耦隔離電路、功率放大電路以及H橋驅動電路按順序連接起來，然后接入步進電機，而電流保護電路在分別與步進電機和FPGA控制芯片相連形成一個閉環電路。本實用新型采用的細分驅動系統擁有成本低、體積小、響應快、使用安全等優點，能很好的適應各種場合的需求。
【IPC分類】H02P8/22, H02P8/12
【公開號】CN204681278
【申請號】CN201520366178
【發明人】李勁, 李松, 劉俊
【申請人】揚州大勁電機制造有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月1日