[實用新型]微步進低噪聲步進電機驅(qū)動控制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520586193.3
• 申請日: 2015-08-06
• 公開（公告）號: CN204886766U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭金明;丁強;阮志鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州瑞盟科技有限公司
• 主分類號: H02P8/22
• 分類號: H02P8/22;H02P8/12
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33230
• 代理人: 付建中

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種步進電機驅(qū)動控制器，該步進電機可應(yīng)用在視頻鏡頭驅(qū)動如照相機、攝像機，也可用于其它電機領(lǐng)域，如無人機控制云臺，小型打印機等。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，步進電機的控制方法基本上采用恒流模式，其基本原理是，開關(guān)管、電機的電流通過采樣電阻，得到采樣電壓，該采樣電壓反饋到比較器與基準電壓比較，當(dāng)電流過大時比較器翻轉(zhuǎn)，關(guān)斷輸出開關(guān)管，此時輸出電流衰減，經(jīng)過固定衰減時間后，再重新打開輸出開關(guān)管，電流增加直到比較器翻轉(zhuǎn)。芯片不停的打開關(guān)閉開關(guān)管，構(gòu)成PWM脈寬調(diào)制控制。通過改變比較器的基準電壓，就可以控制電流變化；而且現(xiàn)有技術(shù)中，最大步進細分至多做到32細分；該電路的缺點是發(fā)熱明顯、振動引起的噪音較大、步進精度不高。

實用新型內(nèi)容

本實用新型根據(jù)以上不足，提供了一種微步進低噪聲步進電機驅(qū)動控制器，該控制器采用恒壓模式，內(nèi)置微步進256細分器對兩相四線步進電機進行精確控制，同時，針對步進電機的物理缺陷，控制器可以對步進電機的兩相電流的幅度與相對相位進行補償，噪聲性能進一步提高。

本實用新型的技術(shù)方案是：

一種微步進低噪聲步進電機驅(qū)動控制器，其特征是，包括：

步進電機設(shè)置控制寄存器，其通過SPI串行總線與外部設(shè)備連接，SPI串行總線還連接到電機使能信號，電機使能信號連接到外部設(shè)備；

延時器，數(shù)據(jù)輸入端連接到步進電機設(shè)置控制寄存器，用于接收電機開始轉(zhuǎn)動的延時時間信息，控制端連接電機使能信號，延時器延遲期間可以通過spi寫入步進電機設(shè)置控制寄存器，延時結(jié)束后電機開始轉(zhuǎn)動；

轉(zhuǎn)動計數(shù)器，數(shù)據(jù)輸入端連接到步進電機設(shè)置控制寄存器，用于接收電機轉(zhuǎn)動步數(shù)設(shè)定信息，控制端連接電機使能信號，計數(shù)結(jié)束后產(chǎn)生電機轉(zhuǎn)動結(jié)束信號；

細分邏輯控制，數(shù)據(jù)輸入端連接到步進電機設(shè)置控制寄存器，用于接收步進電機微步進的細分設(shè)定信息，控制端Con1連接到延時器的輸出端，控制端Con2接轉(zhuǎn)動計數(shù)器的輸出，細分邏輯控制實現(xiàn)了兩個功能：一是處理電機的轉(zhuǎn)動開始結(jié)束邏輯，二是設(shè)定了微步進的細分模式，如當(dāng)需要步進精度高時可以選擇256細分微步進模式，當(dāng)需要速度快時可以選擇64細分微步進模式；

細分分頻器，數(shù)據(jù)輸入端連接到步進電機設(shè)置控制寄存器，用于接收轉(zhuǎn)動頻率設(shè)定信息；

Sin累加器，數(shù)據(jù)輸入端分別連接細分邏輯控制和細分分頻器的輸出端，控制端連接到步進電機設(shè)置控制寄存器，控制端提供Sin累加器加或減信號，Sin累加器是特殊的計數(shù)器，通過在不同的時間段進行+3、+2、+1、+0或者-1、-2、-3的計算，可以輸出數(shù)字的正弦波，控制sin路電流變化；

Cos累加器，數(shù)據(jù)輸入端分別連接細分邏輯控制和細分分頻器的輸出端，控制端連接到步進電機設(shè)置控制寄存器，控制端提供Cos累加器加或減信號，Cos累加器是特殊的計數(shù)器，通過在不同的時間段進行-0、-1、-2、-3或者+3、+2、+1的計算，可以輸出數(shù)字的余弦波，控制cos路電流變化；

Sin-PWM脈寬調(diào)制器，輸入端連接到Sin累加器的輸出端，Sin-PWM脈寬調(diào)制器的控制端連接到步進電機設(shè)置控制寄存器，控制端提供脈寬調(diào)制的幅度信號，即最大占空比，時鐘端接PWM分頻器的輸出，Sin-PWM脈寬調(diào)制器對sin累計器的輸出信號Sin-out進行PWM調(diào)制，調(diào)制深度由步進電機設(shè)置控制寄存器設(shè)定；

Cos-PWM脈寬調(diào)制器，輸入端連接到Cos累加器的輸出端，Cos-PWM脈寬調(diào)制器的控制端連接到步進電機設(shè)置控制寄存器，控制端提供脈寬調(diào)制的幅度信號，即最大占空比；時鐘端接PWM分頻器的輸出，一般電機控制中，兩相電流的幅度相等，此時電機運行平穩(wěn)，但是電機的兩相繞組結(jié)構(gòu)是有差異，并非完全對稱，此實用新型中，Sin-PWM與Cos-PWM的幅度可以分別設(shè)置，通過設(shè)置寄存器，針對特定電機的機械不對稱性進行補償，電機運行更加平穩(wěn)。

PWM分頻器，輸入端連接時鐘模塊，控制端連接到步進電機設(shè)置控制寄存器，控制PWM的斬波頻率。

Sin控制邏輯，起開關(guān)作用，輸入端連接到Sin-PWM脈寬調(diào)制器的輸出端，Sin控制邏輯的控制端連接到步進電機設(shè)置控制寄存器，控制端提供剎車信號、關(guān)斷信號，剎車態(tài)時輸出H橋的兩個上臂橋MOS管開啟，下臂橋兩個MOS管關(guān)閉，關(guān)斷態(tài)時H橋的四個下臂橋均關(guān)閉；

Cos控制邏輯，起開關(guān)作用,輸入端連接到Cos-PWM脈寬調(diào)制器的輸出端，Cos控制邏輯的控制端連接到步進電機設(shè)置控制寄存器，控制端提供剎車信號、關(guān)斷信號；