基于STM32F103RB的两相混合式步进电机细分驱动器设计

3．1 输入信号
在硬件设计中，需要从外部输入3种信号：Enable使能信号、Dir电机转向信号以及Frequency速度脉冲信号。Enable信号为使能信号，为防止电机在停止时，定子绕组仍然通电造成的电机发热而设置的电机转子断电信号。Dir信号控制电机的转向；而Frequency信号为外部控制器件发出的方波脉冲信号，此信号的频率将决定电机的转速，3个控制信号均由光耦与内部隔离。驱动器上电前需通过拨码开关设置细分数和限流值，目前细分最多支持16细分，限流值一般为电机绕组可承受的最大电流的1．2倍左右，可以设置6档限流值。驱动器最大可承受4 A的电流。
3．2 系统电源
驱动系统的电源由一个外部输入的24～48V的直流电源输入接线端，然后通过BUCK降压芯片至5 V为内部光耦、比较器和运放供电，然后将5 V通过LDO降至3.3 V给MCU供电，这样MCU能获得相对干净的电源。另一路外部电源经过电阻分压，产生一个15 V电源用于MOSFET驱动芯片IR2010的供电。
3．3 驱动电路
MOSFET驱动部分采用IR公司的IR2101S驱动芯片来驱动双H桥，从而靠双H桥来控制一个四线制步进电机。IR2101是IR公司生产的一款高性价比驱动器，使用方法非常简单，性价比高，能输出100～210 mA电流。IR2101驱动器可驱动一组功率管，整个功率电路需4片即可，这样不但节约制造成本，而且还提高系统稳定性。其驱动电路如图4所示。

3．4 电流检测和过流保护
本系统使用采样电阻来采集经过H桥(即电机的定子电流)。此处采样电阻阻值比较大时，会使电阻分压过大，造成H桥的低端电压高于地电压，影响系统的稳定性，而阻值太小又会使信号过小影响检测精度，所以本系统选用0．1Ω电阻作为采样电阻。然后经过LMV358放大后，成为0～3 V的电压信号，在经过一个跟随器后，进入MCU片上AD，进行数模转换，放大后的信号还连接一个比较器用于过流保护。

4 系统软件设计
系统软件主程序框图如图5和图6所示，图5为主程序软件框图，图6为ADC中断软件流程图。