步进电机驱动器的关键技术分析

　　3 二相步进电机驱动器的总体设计方案

　　3．1 系统设计框图

　　如图8所示，控制板信号经过光耦隔离与单片机中断口相连。

单片机根据收到的脉冲信号进行脉冲信号分配，确定各相通电顺序，并与CPLD里面的D触发器相连；同时根据用户设定的电流值和细分数通过SPI口与D／A转换器AD5623通信，得到设定的电流值(实际上是电流对应的电压值)。

　　AD5623输出的值为期望的电流对应的电压值，它必须与从功率模块检测得到的电流对应的电压值进行比较，并把比较结果与CPLD里面的D触发器CLR引脚相连。

　　CPLD与电流、细分设定的拨码开关相连，把得到的值通过SPI口传给单片机；以D触发器为核心的控制逻辑，根据单片机的各相通电顺序和比较器MAX907的比较结果确定各功率管的开关。

　　 功率驱动模块直接与电机相连，驱动电机。采用8个MOS管IRF740构成2个H桥双极型驱动电路。IRF740最高可承受400 V电压和10 A电流，开关转换时间不会超过51 ns，管子导通电压Vgs的取值范围为4～20 V。

　　3．2 细分关键技术方案

　　“额定电流可调的等角度恒力矩细分”驱动方法的实质是恒流控制，关键是电流的精确控制，必须同时满足以下各个条件：

　　①D／A转换器输出的电流值必须与期望值相当接近，而且转换速度要快。该系统采用ADI公司的AD5623，12位精度，分成4 096个等级，满足了200细分的高精度要求；2路D／A输出满足两相的要求；SPI口通信，频率高达50 MHz，建立时间快，同时单电压供电，连接简单。

　　②检测到的电流必须能正确地反映此时的相电流。由于电机的相电流通常很大，电压很高，检测有一定的难度。常用的检测方法有外接标准小电阻，电路简单，但干扰比较大，准确性比较差；霍尔传感器检测准确，干扰小，连接也不复杂，所以该驱动器采用霍尔传感器。

　　③比较器分辨率要高，转换速度快。MAX907的建立时间只需12 ns，比较的电压只要相差2 mV即可检测出来(最大不超过4 mV)，反应非常灵敏。

　　④控制功率管开关的逻辑电路要有很高的实时性，保证相电流在设定电流上下做很小的波动，以免引起浪涌，干扰控制电路。

　　本文采用Xilinx公司的CPLD芯片XC9572。以D触发器为核心的控制电路全部由CPLD完成，CPLD代替了各种分立元器件，结构简单，连接方便。图9是控制电路的逻辑图。

如图9