一种步进电机细分驱动系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于步进电机驱动领域，尤其涉及一种步进电机细分驱动系统领域。
【背景技术】
[0002] 细分驱动是指将"电机固有步距角"细分成若干小步的驱动方法，细分是通过驱动 器精确控制步进电机的相电流实现的，与电机本身无关。其原理是，让定子通电相电流并不 一次升到位，而断电相电流并不一次降为0 (绕组电流波形不再是近似方波，而是N级近似 阶梯波)，则定子绕组电流所产生的磁场合力，会使转子有N个新的平衡位置(形成N个步距 角)。
[0003] 现有步进电机驱动技术，要么整体成本较高、要么电机内部存在电磁干扰、要么保 护性不够，电机在运转过程中易烧毁，这些都是我们急需解决的技术问题。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的发明目的在于解决步进电机的以上问题，提供了一种步进电机细分 驱动系统。
[0005] 本实用新型一种步进电机细分驱动系统，包括FPGA控制芯片、光耦隔离电路、功 率放大电路、H桥驱动电路以及电流保护电路，FPGA控制芯片、光耦隔离电路、功率放大电 路以及H桥驱动电路按顺序连接起来，然后接入步进电机，而电流保护电路在分别与步进 电机和FPGA控制芯片相连形成一个闭环电路。
[0006]FPGA控制芯片采用的是EP2C8Q208C8N芯片。
[0007] 光耦隔离电路采用的是HCPL2630芯片。
[0008] 功率放大电路采用的是IR2110芯片。
[0009]电流保护电路采用的是LM393电压比较器来实现的。
[0010] 本实用新型有益效果如下：
[0011] 本实用新型采用的细分驱动系统拥有成本低、体积小、响应快、使用安全等优点， 能很好的适应各种场合的需求。
【附图说明】
[0012] 图1为系统整体框图。
[0013] 图2为A相驱动电路图。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行说明：
[0015] 如图1所示本实用新型包括FPGA控制芯片1、光耦隔离电路2、功率放大电路3、H 桥驱动电路4以及电流保护电路5。FPGA控制芯片1、光耦隔离电路2、功率放大电路3以 及H桥驱动电路4按顺序连接起来，然后接入步进电机，而电流保护电路5在分别与步进电 机和FPGA控制芯片1相连形成一个闭环电路。
[0016] 该系统中最重要的部件就是FPGA控制芯片1，它是整个系统得以实现的核心元器 件，当控制端发送相关参数及命令到FPGA控制芯片1后，FPGA控制芯片1即输出相应的电 流信号至步进电机的输入端，从而达到控制电机的效果。本系统采用的FPGA控制芯片1为 EP2C8Q208C8N，这款FPGA芯片属于中小规模器件，其大小合适、稳定性高以及可重配制等 特点都是选择它的理由。
[0017]光耦隔离电路2的主要作用是保护电路不被电磁干扰影响，由于FPGA控制芯片1 输出的低电压，而驱动电路是高电压，所以在运行过程中，高低压之间相互作用会产生电磁 干扰的现象，加入了光耦隔离电路2后可以将输入的电信号由发光二极管转换为光信号， 再由输出端的光敏二极管转换为电信号输出，这样就能保证系统不会被电磁干扰影响。光 耦隔离电路2我们采用的是光耦隔离芯片HCPL2630。
[0018] 功率放大电路3在系统中的作用主要是控制功率的放大，我们采用的是IR2110芯 片，它拥有开关反应迅速、结构简单等特点，正是我们系统所需要的。
[0019] 在混合步进电机中，由于它的两相电流是正反向电流，所以需要H桥驱动电路4来 实现。
[0020] 电流保护电路5的作用是防止步进电机的输入电流过大烧坏电机，我们采用的是 LM393电压比较器来实现的，当输入电压大于设定的安全电压时，比较器则输出一个信号给 控制端，切断整个系统的电源防止电机烧毁。
[0021] 如图2所示的A相驱动电路图中PWM_ah和PWM_al从芯片的HCPL2630的引脚1 和引脚2进入，经芯片HCPL2630内部的光电转换后，从引脚6和引脚7输出稳定的信号HIN 和LIN，分别接入驱动芯片IR2110的引脚10和引脚12,经IR2110电路功率放大后，L0和 H0分别从引脚1和引脚7输出来作为H桥电路的驱动电压，L0从引脚7输出时，可以控制 晶体管IRF530的M2和M3的通断，H0从引脚1输出时，可以控制晶体管IRF530的Ml和M4 的通断，输出的AH、AL信号连接电机的A相，从而达到细分的目的。
[0022] 如图2所示光耦隔离芯片HCPL2630的1脚连接FPGA的AH的高电平，2接FPGA的 AL的低电平，引脚3和4均接地，引脚5, 8都接入了一个大小为0.IMF的电容，为了防止干 扰，6和7分别与15pF的滤波电容连接。
[0023] 如图2所示功率放大芯片IR2110的引脚2和3、引脚9和13之间分别加上了 104p 和105p的电容，而引脚2和引脚5之间的二极管的作用在于防止导通时电流过大会烧毁芯 片，起到保护的作用，同时引脚1和引脚7上连接的R3和R5也是起到一个限流的作用，弓丨 脚5、6之间的电容C3是一个自举电容，C3会在引脚5、6之间产生电源，为引脚7提供电压。 为了使HCPL2630的6脚和7脚的输出信号HIN和LIN有效，我们还必须给11脚接入一个 低电压，当10引脚接入高电平并且12脚接入低电平时，引脚7输出高电平，引脚1输出低 电平。
[0024] 如图2所示，在H桥电路中，上一级的输入H0，L0作为H桥的两个输入，AH、AL是 连接电机A相的两个输出。在SPWM波在0~JT范围内，输入H0控制M0SFET的M2和M3 的导通和截至，此时的电流方向为电源-M2-A& -M3-地；当SPWM波在JT~2JI范围内，输 入L0控制M0SFET的Ml和M4的导通和截至，此时的电流方向为电源-Ml-A- -M4-地，所以 在整个正弦信号的周期内，H桥电路就控制了输出的电流，使其可以按照正弦规律变化，从 而驱动A、B相绕组。
[0025] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式的 限制，本领域的技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均 落在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1. 一种步进电机细分驱动系统，包括FPGA控制芯片、光耦隔离电路、功率放大电路、H 桥驱动电路以及电流保护电路，其特征在于：所述FPGA控制芯片、所述光耦隔离电路、所述 功率放大电路以及所述H桥驱动电路按顺序连接起来，然后接入步进电机，而所述电流保 护电路在分别与步进电机和所述FPGA控制芯片相连形成一个闭环电路。2. 根据权利要求1所述的一种步进电机细分驱动系统，其特征在于：所述FPGA控制芯 片采用的是EP2C8Q208C8N芯片。3. 根据权利要求1所述的一种步进电机细分驱动系统，其特征在于：所述光耦隔离电 路采用的是HCPL2630芯片。4. 根据权利要求1所述的一种步进电机细分驱动系统，其特征在于：所述功率放大电 路采用的是IR2110芯片。5. 根据权利要求1所述的一种步进电机细分驱动系统，其特征在于：所述电流保护电 路采用的是LM393电压比较器来实现的。
【专利摘要】本实用新型涉及一种步进电机细分驱动系统领域，属于步进电机驱动领域。本实用新型一种步进电机细分驱动系统,包括FPGA控制芯片、光耦隔离电路、功率放大电路、H桥驱动电路以及电流保护电路， FPGA控制芯片、光耦隔离电路、功率放大电路以及H桥驱动电路按顺序连接起来，然后接入步进电机，而电流保护电路在分别与步进电机和FPGA控制芯片相连形成一个闭环电路。本实用新型采用的细分驱动系统拥有成本低、体积小、响应快、使用安全等优点，能很好的适应各种场合的需求。
【IPC分类】H02P8/22, H02P8/12
【公开号】CN204681278
【申请号】CN201520366178
【发明人】李劲, 李松, 刘俊
【申请人】扬州大劲电机制造有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月1日