3.2 步进电机驱动电路

[音乐播放] 欢迎观看 TI高精度实验室 步进电机系列第二章。 我叫 Rick Duncan，今天我将 讨论步进电机的驱动电路。 在开始之前，让我们回顾一下步进电机。 许多应用都使用步进电机， 因为它们无需外部传感器 或复杂的控制算法即可进行精确的 位置控制。 有时我们将其称为开环位置控制。 步进电机可以提供连续运动 或保持固定的转子位置， 具体取决于系统要求。 这些特性使得步进电机易于实现， 为系统设计人员提供了一种低成本解决方案。 在本演示中，我们将重点关注 驱动双极步进电机所需的电路。 对于双极步进电机，两个 H 桥允许 电流沿任一方向 流经绕组。 H 桥中 FET 的外形像字母 H。 电流的方向决定了 由该绕组产生的磁场的极性。 集成式步进驱动器通过按特定顺序 激励步进器绕组来控制 转子位置。 在此示例中，微控制器 向步进驱动器发送脉冲， 以指示步进转子应移动到 下一个位置。 当驱动器接收到步进脉冲时， 驱动器激励序列中的一个相位。 当驱动器接收到下一个脉冲时， 驱动器激励下一个相位， 由此转子便可继续运动。 集成在步进驱动器中的 H 桥 在两个方向上控制相绕组中的电流， 用于改变绕组的极性并继续 使转子运动。 如果微控制器停止发送脉冲， 则转子将保持静止并与 激励空间的磁场对齐。 集成式步进驱动器通常实现了保护、 微步进和步进调优等额外特性。 现在您可以看到步进器的内部 H 桥， 能够清楚地显示操作。 步进电机可以使用电压或电流进行驱动。 电压控制是驱动步进电机 最简单的方法。 H 桥的电压设置为步进电机的额定 电压。 电流大小受电机电阻的限制， 且不超过额定值。 由于电流变化受到限制， 因此步进电机的转速会受到限制。 现代的步进电机驱动器可调节电流 以实现更好的步进电机性能。 电流调节允许提供给 H 桥的电压 远高于步进电机的 额定电压。 例如，当使用电流调节时， 额定电压小于 5 伏的 步进电机可以由连接到 24 伏的 H 桥驱动。 由于电流被调节到一个特定的电平， 因此流经绕组电阻的 电流所产生的电压位于步进电机的 额定值范围内。 在更高的 H 桥电压下运行， 还可以使步进电机绕组中的 电流在更短的时间内达到指定电平。 更快地达到指定的电流电平 可以使电机旋转得更快。 低侧 FET 的源极上显示的检测电阻器 用于在驱动器内部提供反馈环路。 流经检测电阻器的电流产生电压， 该电压将与基准电压进行 比较以调节电流。 有关步进电机和 TI 集成式步进 驱动器的更多信息， 请访问 ti.com 上的步进驱动器页面。