[發(fā)明專利]微步進控制電路、控制方法及步進電機系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780064171.2
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN109845084B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S·索;A·賈因;J·奧克葉雷;W·C·曲
• 申請（專利權(quán)）人: 德州儀器公司
• 主分類號: H02P8/02
• 分類號: H02P8/02;H02P8/06;H02P8/34
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

在所描述的實例中，在用于脈沖寬度調(diào)制PWM(232)線圈電流的每個循環(huán)期間第一電源開關(guān)和第二電源開關(guān)(214、218)相應(yīng)地給步進式電動機(204)的線圈(202)供能和解除供能。在包含過零微步進的循環(huán)期間，當(dāng)所述第二電源開關(guān)(218)停止所述線圈(202)的解除供能時校準(zhǔn)器(234)檢測發(fā)生在所述第二電源開關(guān)(218)中的體二極管(218a)效應(yīng)的類型。響應(yīng)于所述第二電源開關(guān)(218)的所述體二極管(218a)效應(yīng)的檢測的所述類型調(diào)節(jié)所選擇的偏移。通過調(diào)節(jié)所述所選擇的偏移，控制比較器(230)比較偏移參考電壓與響應(yīng)于所述線圈電流產(chǎn)生的電動機電壓VSNS的觸發(fā)時間。通過漸進地調(diào)節(jié)在連續(xù)循環(huán)所述所選擇的偏移，補償所述PWM控制環(huán)路中的組件的延遲并且減少誤差。

背景技術(shù)

控制器(包含處理器)越來越多地用于控制例如電動機和機器人的物理裝置的移動。控制器控制此類物理裝置的移動，例如，通過控制步進式電動機。步進式電動機的各種應(yīng)用越來越多地需要步進式電動機的更大的精確度和控制。步進式電動機受到調(diào)節(jié)應(yīng)用到步進式電動機的電流的量的控制。然而，存在電流調(diào)節(jié)不精確性的許多來源，而且并非全部的這些來源可以在制造用于控制步進式電動機的控制電路時得到補償。

發(fā)明內(nèi)容

在所描述的實例中，步進式電動機誤差減少控制系統(tǒng)包含在用于脈沖寬度調(diào)制(PWM)線圈電流的每個循環(huán)期間相應(yīng)地為步進式電動機線圈供能和解除供能的第一和第二電源開關(guān)。在包含過零微步進的循環(huán)期間，校準(zhǔn)器檢測當(dāng)?shù)诙_關(guān)停止線圈的解除供能時發(fā)生在第二電源開關(guān)中的體二極管效應(yīng)的類型。響應(yīng)于第二電源開關(guān)的體二極管效應(yīng)的檢測的類型調(diào)節(jié)所選擇的偏置。通過調(diào)節(jié)所選擇的偏置，控制用于比較偏置參考電壓與響應(yīng)于線圈電流產(chǎn)生的電動機電壓的觸發(fā)時間。通過在連續(xù)循環(huán)上漸進地調(diào)節(jié)所選擇的偏置(其調(diào)節(jié)偏置參考電壓的電壓)，補償PWM控制環(huán)路中的組件的延遲和減少的誤差，例如，由過程、電壓和溫度變化引起的誤差。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)實例實施例的說明性計算裝置100。

圖2是根據(jù)實例實施例在步進式電動機誤差減少中用于峰值電流調(diào)節(jié)的電路的示意圖。

圖3是根據(jù)實例實施例用于步進式電動機誤差減少的步進式電動機控制電流的波形圖。

圖4是說明常規(guī)的步進式電動機控制器中的每個峰值電流的峰值電流誤差百分比的波形圖400。

圖5是根據(jù)實例實施例用于步進式電動機誤差減少的相對較高步進式電動機控制電流的單個周期的波形圖500。

圖6是根據(jù)實例實施例用于步進式電動機誤差減少的相對較低步進式電動機控制電流的單個周期的波形圖600。

圖7是根據(jù)實例實施例說明步進式電動機電感和輸出電壓變量對用于步進式電動機誤差減少的電動機控制電流的轉(zhuǎn)換速率的影響的波形圖700。

圖8是根據(jù)實例實施例說明用于步進式電動機誤差減少的環(huán)路延遲計時信息提取的波形圖800。

圖9是根據(jù)實例實施例說明過沖條件的環(huán)路延遲計時信息的波形圖900。

圖10是根據(jù)實例實施例說明下沖條件的環(huán)路延遲計時信息的波形圖1000。

圖11是根據(jù)實例實施例說明用于步進式電動機誤差減少的環(huán)路延遲計時信息提取的波形圖1100。

圖12是根據(jù)實例實施例說明在用于步進式電動機誤差減少的過零校準(zhǔn)例程期間誤差的減少的波形圖1200。

圖13是根據(jù)實例實施例說明沒有校準(zhǔn)的步進式電動機的模擬與使用步進式電動機誤差減少的步進式電動機的模擬之間的電流誤差的程度的比較的波形圖1300。

圖14是說明步進式電動機的模擬中的電壓誤差的相對程度而沒有線圈電感上的各種電平處的校準(zhǔn)的波形圖1400。