可编程步进电机驱动器的制作方法

本实用新型涉及电机驱动技术领域，特别涉及一种可编程步进电机驱动器。

背景技术：

目前，工业自动产品越来越普遍的应用在人们的日常生活与工业生产中，为了满足人们对电子产品以及日常用品的生产工艺要求，同时降低人工成本，工业自动产品中一般通过步进驱动器来驱动步进电机，进而实现对机械传动的控制。

现有的步进驱动器大多采用专用的集成芯片来实现，这种芯片电流值及细分固定，容易导致功率损耗大，不节能。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提出一种开关控制电路，旨在实现步进电机驱动器可编程调节电流细分，降低电机功耗。

为实现上述目的，本实用新型提出一种可编程步进电机驱动器，包括TC1005型驱动芯片及H桥功率驱动模块，所述TC1005型驱动芯片包括多个用于输入外部控制信号的通讯信号脚及多个信号输出脚，多个所述信号输出脚与所述H桥功率驱动模块的多个输入端一一对应连接，所述H桥功率驱动模块的多个输出端用于输出驱动电机工作的驱动信号。

优选地，所述H桥功率驱动模块包括A相MOS管电路模块及B相MOS管电路模块，所述TC1005型驱动芯片的多个信号输出脚与A相MOS管电路模块的输入端及所述B相MOS管电路模块的输入端一一对应连接；所述A相MOS管电路模块的A+相输出端及A-线输出端分别用于与电机的A+端及A-端连接；B相MOS管电路模块的B+相输出端及B-线输出端分别用于与所述电机的B+端及B-端连接；所述A相MOS管电路模块的电源输入端及所述 B相MOS管电路模块的电源输入端均与供电电源连接；所述A相MOS管电路模块的接地端及所述B相MOS管电路模块的接地端均接地。

优选地，所述可编程步进电机驱动器还包括可编程模块，所述可编程模块包括多个控制端，所述可编程模块的多个控制端与所述TC1005型驱动芯片的多个通讯信号脚一一对应连接。

优选地，所述可编程步进电机驱动器还包括SPI接口模块，所述SPI接口模块包括多个第一接线端，所述可编程模块的多个控制端通过所述SPI接口模块的多个第一接线端与所述TC1005型驱动芯片的多个通讯信号脚一一对应连接。

优选地，所述可编程模块包括TC1253型单片机。

优选地，所述可编程步进电机驱动器还包括拨码按键模块，所述TC1253型单片机包括多个按键信号输入引脚；所述拨码按键模块包括多个按键信号输出端，多个所述按键输出端与所述TC1253型单片机的多个按键信号输入引脚一一对应连接。

优选地，所述可编程步进电机驱动器还包括脉冲控制模块及信号隔离模块，所述TC1005型驱动芯片还包括多个受控脚，所述脉冲控制模块包括驱动信号输出端、方向信号输出端及使能端，所述脉冲控制模块的驱动信号输出端、方向信号输出端及使能端经所述信号隔离模块与所述TC1005型驱动芯片的多个受控脚一一对应连接。

优选地，所述隔离模块包括第一接口、第一光耦接口电路、第二光耦接口电路及第三光耦接口电路，所述第一光耦电路的输入端经所述第一接口与所述所述脉冲控制模块的驱动信号输出端连接；所述第二光耦电路的输入端经所述第一接口与所述脉冲控制模块的方向信号输出端连接；所述第三光耦电路的输入端经所述第一接口与所述脉冲控制模块的使能端连接；所述第一光耦电路的输出端、所述所述第二光耦电路的输出端及所述第三光耦电路的输出端与所述TC1005型驱动芯片的多个受控脚一一对应连接。

优选地，所述可编程步进电机驱动器还包括电源转换模块，所述电源转换模块的输入端用于接入供电电源，所述电源转换模块的输出端与所述TC1005型驱动芯片的电源端连接。

优选地，所述电源模块包括降压芯片、第一稳压二极管、第二稳压二极 管、第一滤波单元及第二滤波单元，所述降压芯片包括电压输入脚、电压输出脚、使能脚、接地脚及空脚；所述第一滤波单元的输入端与所述降压芯片的电压输入脚、所述供电电源及所述第一稳压二极管的阴极互连，所述第一滤波单元的输出端与、所述降压芯片的接地脚和使能脚、所述第二稳压二极管的阳极及所述第二滤波单元的接地端互连，并接地；所述降压芯片的电压输出脚与所述第二滤波单元的输入端及所述第二稳压二极管的阴极互连，所述降压芯片的反馈端与所述第二滤波单元第一输出端连接，所述第二滤波单元的第二输出端为所述电源转换模块的输出端。

本实用新型可编程步进电机驱动器通过设置TC1005型驱动芯片，在接收到电流设定值及细分倍数设定时，根据电流设定值来控制H桥功率驱动模块输出至步进电机的电流大小，以及根据细分倍数设定值来设定步进电机的步距角。这样，本实用新型可编程步进电机驱动器根据步进电机的额定电流以及性能参数来适应地设定输出至步进电机的电流大小，以避免电流大小固定时，输出至电机的电流值大于其实际应用值而造成电机的功耗增大，此外，本实用新型可编程步进电机驱动器根据细分倍数设定值来设定步进电机的步距角等分数，以提高步进电动机系统的分辨率和运行的平稳性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型可编程步进电机驱动器的功能模块示意图；

图2为图1可编程步进电机驱动器中TC1005型驱动芯片的电路结构示意图；

图3为图1可编程步进电机驱动器中H桥驱动模块及电机接口模块的电路结构示意图；

图4为图1可编程步进电机驱动器中可编程模块及拨码按键模块的电路 结构示意图；

图5为图1可编程步进电机驱动器中信号隔离模块的电路结构示意图；

图6为图1可编程步进电机驱动器中电源模块的电路结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种可编程步进电机驱动器。

参照图1及图2，在本实用新型一实施例中，该可编程步进电机驱动器包括TC1005型驱动芯片10及H桥功率驱动模块20。

其中，所述TC1005型驱动芯片10包括多个用于输入外部控制信号的通讯信号脚及多个信号输出脚，多个所述信号输出脚与所述H桥功率驱动模块 20的多个输入端一一对应连接，所述H桥功率驱动模块20的多个输出端用于输出驱动信号。

需要说明的是，为了提高步进电动机的运行性能，使步进电动机有更小的步距角，更高的分辨率(即脉冲当量)，以及减小电动机振动、噪声，大多步进电机均会采用细分驱动法来驱动电机，即在每次输人脉冲切换时，不是将绕组电流全部通入或切除，而是只改变相应绕组中额定的一部分，则电机的合成磁势也只旋转步距角的一部分，转子的每步运行也只有步距角的一部分。这样，步进电机的绕组电流不是一个方波，而是阶梯波，电流是台阶式的投入或切除，电流分成多少个台阶，则转子就以同样的次数转过一个步距角。本实施例中，用户可以根据实际要求，通过上位机(图未示出)输出对应的控制信号，如此，可以使得TC1005型驱动芯片10根据接收到的外部控制信号将步距角细分成0～32等分。

还需要说明的是，电机的驱动电流随电机的型号不同，需要输入的电流值也是不同的，为了适应电机的型号，采用本实用新型TC1005型驱动芯片10，用户可以根据实际要求，通过上位机(图未示出)输出对应的控制信号，如此，可以使得TC1005型驱动芯片10根据接收到的外部控制信号，对应控制输出至电机驱动电流的电流值，以适应不同型号电机的驱动电流的大小，从而避免输入至电机的电流值固定，且大于电机所需的驱动电流值时，造成电机功耗。

TC1005型驱动芯片10根据外部控制信号来控制H桥功率驱动模块20输出至步进电机的电流大小，以及根据细分倍数设定值来设定步进电机的步距角等分数。

本实用新型可编程步进电机驱动器通过设置TC1005型驱动芯片10，在接收到电流设定值及细分倍数设定时，根据电流设定值来控制H桥功率驱动模块20输出至步进电机的电流大小，以及根据细分倍数设定值来设定步进电机的步距角。这样，本实用新型可编程步进电机驱动器根据外部控制信号，以适应步进电机的额定电流以及性能参数来设定输出至步进电机的电流大小，进而避免电流值固定时，输出至电机的电流值大于其所需的驱动电流值造成电机的功耗增大的问题，此外，本实用新型可编程步进电机驱动器根据外部控制信号来设定步进电机的步距角等分数，以提高步进电动机系统的分 辨率和运行的平稳性。

参照图3，在一优选实施例中，所述H桥功率驱动模块20包括A相MOS管电路模块21及B相MOS管电路模块22，所述TC1005型驱动芯片10的多个信号输出脚与A相MOS管电路模块21的输入端及所述B相MOS管电路模块22的输入端一一对应连接；所述A相MOS管电路模块21的A+相输出端A+及A-线输出端A-分别用于与电机的A+端及A-端连接；B相MOS管电路模块22的B+相输出端B+及B-线输出端B-分别用于与所述电机的B+端及B-端连接；所述A相MOS管电路模块21的电源输入端及所述B相MOS管电路模块22的电源输入端均与供电电源VM连接；所述A相MOS管电路模块21的接地端及所述B相MOS管电路模块22的接地端均接地。

本实施例中，由MOS管Q1、Q2、Q3及Q4组成的A相MOS管电路模块21以及由MOS管Q1、Q2、Q3及Q4组成的B相MOS管电路模块22分别在接收到TC1005型驱动芯片10输出脉冲信号时导通/关断，以实现输出至电机A相绕组及B相绕组恒定。

参照图3，A相MOS管电路模块21以及B相MOS管电路模块22还分别设置有第一检流电阻Rs1及第二检流电阻Rs2，分别将流经A相MOS管电路模块21以及B相MOS管电路模块22的电流值反馈至TC1005型驱动芯片10，以使TC1005型驱动芯片10根据反馈的电流值来调节A相MOS管电路模块21以及B相MOS管电路模块22的电流输出。

参照图3，在一优选实施例中，所述可编程步进电机驱动器还包括电机接口模块30，所述电机接口模块30包括多个A+接线端口A+、B+接线端口B+、B-接线端口B-、电源端口V及接地端口GND，所述A相MOS管电路模块的A+相输出端与A+接线端口连接，所述及A-线输出端与所述连接；B相MOS管电路模块的B+相输出端与所述B+接线端口连接，B相MOS管电路模块的B-线输出端与所述B-接线端口连接，所述电源端口用于接入供电电源VM；所述接地端接地。

本实施例中，电机接口的各接线端口与电机的接线端子对应连接，这样，可编程步进电机驱动器输出的驱动信号经电机接口的各接线端口输出至电 机，以驱动电机工作。电源端口V所输入的电源电压为供电电源VM所述输出的电压。

参照图1及图4，在一优选实施例中，所述可编程步进电机驱动器还包括可编程模块40，所述可编程模块40包括多个控制端，所述可编程模块40的多个控制端与所述TC1005型驱动芯片10的多个通讯信号脚一一对应连接。

本实施例中，可编程模块40接收上位机输出的控制指令，并将控制指令转化成相应的控制信号后输出至TC1005型驱动芯片10，以控制TC1005型驱动芯片10工作。

参照图4，上述实施例中，可编程模块40优选采用TC1253型单片机41，当然在其他实施例中，可编程模块40还可以采用其他可以实现可编程的集成芯片，在此不做限制。

参照图4，上述实施例中所述可编程步进电机驱动器还进一步包括拨码按键模块42，所述TC1253型单片机41包括多个按键信号输入引脚；所述拨码按键模块42包括多个按键信号输出端，多个所述按键输出端与所述TC1253型单片机41的多个按键信号输入引脚一一对应连接。其中，拨码按键模块42包括拨码按键开关SW及与各拨码按键开关一一对应连接的上拉电阻R41、R42、R43、R44、R45、R46。

本实施例中，TC1253型单片机41的多个按键信号输入引脚在接收到不同的拨码按键信号时，将该拨码按键信号转化成相应的控制信号后输出至TC1005型驱动芯片10，以控制TC1005型驱动芯片10工作。如此，用户可以根据实际情况选择软件编程，通过上位机输出相应的控制指令，或者通过拨码按键来输出相应的拨码按键指令，方便操作。

继续参照图4，所述可编程步进电机驱动器还包括RXD通讯接口和TXD通讯接口，所述可编程模块40还包括多个通讯端，所述可编程模块40的多个通讯端与所述RXD通讯接口和TXD通讯接口一一对应连接。

可以理解的是，TC1253型单片机41可以通过括RXD通讯接口和TXD通讯接口来实现与上位机进行通讯。

参照图1，所述可编程步进电机驱动器还进一步包括SPI接口模块50， 所述SPI接口模块50包括多个第一接线端，所述可编程模块40的多个控制端通过所述SPI接口模块50的多个接线端与所述TC1005型驱动芯片10的多个通讯信号脚一一对应连接。

本实施例中，SPI接口模块50用于实现可编程模块40与TC1253型单片机41之间的通讯。

参照图1，在一优选实施例中，所述可编程步进电机驱动器还包括脉冲控制模块60及信号隔离模块70，所述TC1005型驱动芯片10还包括多个受控脚，所述脉冲控制模块60包括驱动信号输出端、方向信号输出端及使能端，所述脉冲控制模块60的驱动信号输出端、方向信号输出端及使能端经所述信号隔离模块70与所述TC1005型驱动芯片10的多个受控脚一一对应连接。

本实施例中，在电机上电工作时，脉冲控制模块60输出驱动信号、方向信号及使能信号至TC1005型驱动芯片10，TC1005型驱动芯片10根据接收到的指令，转换为功率驱动信号，以驱动H桥功率驱动模块20工作，进而控制步进电机工作。信号隔离模块70用于避免TC1005型驱动芯片10中的大电流干扰信号经地线倒灌至脉冲控制模块60中，影响脉冲控制模块60的信号输出。

参照图5，上述实施例中，信号隔离模块70包括第一接口74、第一光耦接口电路71、第二光耦接口电路72及第三光耦接口电路73，所述第一光耦U1电路的输入端经所述第一接口与所述所述脉冲控制模块60的驱动信号输出端连接；所述第二光耦接口电路72的输入端经所述第一接口与所述脉冲控制模块60的方向信号输出端连接；所述第三光耦接口电路73的输入端经所述第一接口与所述脉冲控制模块60的使能端连接；所述第一光耦U1电路的输出端、所述所述第二光耦接口电路72的输出端及所述第三光耦接口电路73的输出端与所述TC1005型驱动芯片10的多个受控脚一一对应连接。

其中，如附图5，第一光耦接口电路71由第一光耦U1、电容C71及电阻R71、R72组成，第一光耦U1在接收到脉冲控制模块60的输出的驱动信号时导通，并输出该驱动信号，电容C71用于滤除驱动信号中的杂波，电阻R1为限流电阻，以避免输出至第一光耦U1的电流过大而烧毁第二光耦。

第二光耦接口电路72由第二光耦U2、电容C71、电阻R73、R74组成， 第二光耦U2在接收到脉冲控制模块60的输出的方向信号时导通，并输出该方向信号，电容C72用于滤除方向信号中的杂波，电阻R3为限流电阻，以避免输出至第二光耦U2的电流过大而烧毁第二光耦U2。

第三光耦接口电路73由第三光耦U3、电容C73、电阻R75、R76组成，第三光耦U3在接收到脉冲控制模块60的输出的方向信号时导通，并输出该方向信号，电容C4用于滤除使能信号中的杂波，电阻R5为限流电阻，以避免输出至第三光耦U3的电流过大而烧毁第三光耦U3。

参照图1及图6，在一优选实施例中，所述可编程步进电机驱动器还包括电源转换模块80，所述电源转换模块80；所述电源转换模块80的输入端用于接入供电电源VM，所述电源转换模块80的输出端与所述TC1005型驱动芯片10的电源端连接。

本实施例中，电源转换模块80将供电电源VM的电源电压转为相应的电源电压VCC，以为TC1005型驱动芯片10提供工作电压。

参照图6，所述电源转换模块80包括降压芯片IC1、第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D2、第一滤波单元81及第二滤波单元82，所述降压芯片IC1包括电压输入脚、电压输出脚、使能脚、接地脚及空脚；所述第一滤波单元81的输入端与所述降压芯片IC1的电压输入脚、所述供电电源VM及所述第一稳压二极管D1的阴极互连，所述第一滤波单元81的输出端与、所述降压芯片IC1的接地脚和使能脚、所述第二稳压二极管D2的阳极及所述第二滤波单元82的接地端互连，并接地；所述降压芯片IC1的电压输出脚与所述第二滤波单元82的输入端及所述第二稳压二极管D2的阴极互连，所述降压芯片IC1的反馈端与所述第二滤波单元82第一输出端连接，所述第二滤波单元82的第二输出端为所述电源转换模块80的输出端。

其中，第一滤波单元81包括电容C81，电容C81用于滤除输入的供电电源VM中的杂波。第一稳压二极管D1用于避免输入的供电电源VM过大时，烧毁降压芯片IC1。第二滤波单元82包括电容C82、C83，电感L81、L82，第二滤波单元82用于滤除经转后的电源中的杂波。第二稳压二极管D2用于实现转换后的电源稳定输出。

可以理解的是，本实施例中，电源电压VCC可以是5V，3.3V等电压值， 电源电压VCC还可以为TC1253型单片机41、光耦等芯片提供工作电压，以节约电源成本。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。