[發明專利]一種基于FPGA的步進電機驅動方法

在審

• 申請號: 202110397872.6
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113131811A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 徐廣野;閆昌盛;楊健;王巖;毛冬巖;王琳;李木天;劉明依;鄒斐;王元龍
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0三研究所
• 主分類號: H02P8/00
• 分類號: H02P8/00;H02P8/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明的目的在于提供一種基于FPGA的步進電機驅動方法，當接收到控制器給出的指令信號時，FPGA發出控制信號給數模轉換電路，使之產生相位差相差120度的正弦波，這兩路正弦波與驅動電路反饋輸出的電壓進行疊加計算，輸出3路相位差相差120度的正弦波，輸出的三路正弦波與三角波發生電路輸出的三角波分別連接到電壓比較電路比較器的同相輸入端和反向輸入端，比較器輸出三路幅值為15V的寬度按正弦曲線變化的PWM方波信號，該信號通過模數轉換電路，轉換電壓為0～3.3V的SPWM信號送回FPGA，FPGA經過計算處理輸出3對SPMW信號送給H橋驅動芯片，來控制H橋電路每一對橋臂的開通與關段，繼而控制步進電機的轉動。本發明驅動效率高、驅動精度高。

技術領域

本發明涉及的是一種步進電機，具體地說是步進電機的驅動方法。

背景技術

目前常見的工業中的電機驅動器驅動效率低，驅動精度差，且工作溫度范圍低，對工作環境有局限性。

發明內容

本發明的目的在于提供驅動效率高、驅動精度高的一種基于FPGA的步進電機驅動方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種基于FPGA的步進電機驅動方法，其特征是：當接收到控制器給出的指令信號時，FPGA發出控制信號給數模轉換電路，使之產生相位差相差120度的正弦波，這兩路正弦波與驅動電路反饋輸出的電壓進行疊加計算，輸出3路相位差相差120度的正弦波，輸出的三路正弦波與三角波發生電路輸出的三角波分別連接到電壓比較電路比較器的同相輸入端和反向輸入端，比較器輸出三路幅值為15V的寬度按正弦曲線變化的PWM方波信號，該信號通過模數轉換電路，轉換電壓為0～3.3V的SPWM信號送回FPGA，FPGA經過計算處理輸出3對SPMW信號送給H橋驅動芯片，來控制H橋電路每一對橋臂的開通與關段，繼而控制步進電機的轉動。

本發明還可以包括：

1、所述數模轉換電路接收FPGA給出的數字量信號，根據基準電壓的大小，通過數模轉換芯片輸出2路相差120度的正弦波。

2、所述H橋驅動電路接收控制電路給出的占空比來輸出驅動H橋電路，從而實現步進電機的控制。

本發明的優勢在于：本發明解決了現有工業應用中步進電機驅動方法存在的技術缺陷，驅動效率高、驅動精度高。

附圖說明

圖1為本發明的結構框圖。

具體實施方式

下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述：

結合圖1，步進電機驅動器是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速和定位的目的。

本驅動器的硬件電路由電源變換電路、數模轉換電路、運算電路、比較電路、模數轉換電路、H橋電路、驅動電路，保護保護電路等構成，結構框圖如圖1所示。

FPGA是步進電機驅動器的核心器件，驅動器工作時，當接收到控制器給出的指令信號(使能、脈沖、方向)時，FPGA會發出控制信號給數模轉換電路，使之產生相位差相差120度的正弦波，這兩路正弦波和驅動電路反饋輸出的電壓進行疊加計算，輸出3路相位差相差120度的正弦波。輸出的三路征信阿伯和三角波發生電路輸出的三角波分別連接到電壓比較電路比較器的同相輸入端和反向輸入端，比較器輸出三路幅值為15V的寬度按正弦曲線變化的PWM方波信號，該信號通過模數轉換電路(74HC14)，轉換電壓為0～3.3V的SPWM信號送回FPGA。FPGA經過計算處理輸出3對SPMW信號送給H橋驅動芯片(SDH2136TR)，來控制H橋電路每一對橋臂的開通與關段，繼而控制步進電機的轉動。