基于STM32F103RB的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)

3．1 輸入信號(hào)
在硬件設(shè)計(jì)中，需要從外部輸入3種信號(hào)：Enable使能信號(hào)、Dir電機(jī)轉(zhuǎn)向信號(hào)以及Frequency速度脈沖信號(hào)。Enable信號(hào)為使能信號(hào)，為防止電機(jī)在停止時(shí)，定子繞組仍然通電造成的電機(jī)發(fā)熱而設(shè)置的電機(jī)轉(zhuǎn)子斷電信號(hào)。Dir信號(hào)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向；而Frequency信號(hào)為外部控制器件發(fā)出的方波脈沖信號(hào)，此信號(hào)的頻率將決定電機(jī)的轉(zhuǎn)速，3個(gè)控制信號(hào)均由光耦與內(nèi)部隔離。驅(qū)動(dòng)器上電前需通過撥碼開關(guān)設(shè)置細(xì)分?jǐn)?shù)和限流值，目前細(xì)分最多支持16細(xì)分，限流值一般為電機(jī)繞組可承受的最大電流的1．2倍左右，可以設(shè)置6檔限流值。驅(qū)動(dòng)器最大可承受4 A的電流。
3．2 系統(tǒng)電源
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電源由一個(gè)外部輸入的24～48V的直流電源輸入接線端，然后通過BUCK降壓芯片至5 V為內(nèi)部光耦、比較器和運(yùn)放供電，然后將5 V通過LDO降至3.3 V給MCU供電，這樣MCU能獲得相對(duì)干凈的電源。另一路外部電源經(jīng)過電阻分壓，產(chǎn)生一個(gè)15 V電源用于MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片IR2010的供電。
3．3 驅(qū)動(dòng)電路
MOSFET驅(qū)動(dòng)部分采用IR公司的IR2101S驅(qū)動(dòng)芯片來驅(qū)動(dòng)雙H橋，從而靠雙H橋來控制一個(gè)四線制步進(jìn)電機(jī)。IR2101是IR公司生產(chǎn)的一款高性價(jià)比驅(qū)動(dòng)器，使用方法非常簡(jiǎn)單，性價(jià)比高，能輸出100～210 mA電流。IR2101驅(qū)動(dòng)器可驅(qū)動(dòng)一組功率管，整個(gè)功率電路需4片即可，這樣不但節(jié)約制造成本，而且還提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。其驅(qū)動(dòng)電路如圖4所示。

3．4 電流檢測(cè)和過流保護(hù)
本系統(tǒng)使用采樣電阻來采集經(jīng)過H橋(即電機(jī)的定子電流)。此處采樣電阻阻值比較大時(shí)，會(huì)使電阻分壓過大，造成H橋的低端電壓高于地電壓，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而阻值太小又會(huì)使信號(hào)過小影響檢測(cè)精度，所以本系統(tǒng)選用0．1Ω電阻作為采樣電阻。然后經(jīng)過LMV358放大后，成為0～3 V的電壓信號(hào)，在經(jīng)過一個(gè)跟隨器后，進(jìn)入MCU片上AD，進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，放大后的信號(hào)還連接一個(gè)比較器用于過流保護(hù)。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件主程序框圖如圖5和圖6所示，圖5為主程序軟件框圖，圖6為ADC中斷軟件流程圖。