一種三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)方法-模擬電子
摘 要：介紹了三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的一種設(shè)計(jì)方法。將LM331接成電壓/頻率（V/F）轉(zhuǎn)換方式，使輸入控制電壓轉(zhuǎn)換成一定寬度的脈沖信號，利用PMM8713將輸入脈沖信號分配成一定相序的控制步進(jìn)電機(jī)各相通斷的脈沖信號，通過功率驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作。
關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī)；LM331芯片；PMM8713芯片；功率驅(qū)動(dòng)
1引言
隨著運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展與成熟，步進(jìn)電機(jī)在工業(yè)自動(dòng)化控制中得到廣泛的應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)是一種完成數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換的執(zhí)行元件。步進(jìn)電機(jī)區(qū)別于其他控制用途電動(dòng)機(jī)的最大特點(diǎn)是，步進(jìn)電機(jī)接收數(shù)字控制信號（電脈沖信號），并將這些脈沖信號轉(zhuǎn)換成與之相對應(yīng)的角位移或直線位移。步進(jìn)電機(jī)另一重要的特點(diǎn)是其必須與相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路配合使用，而且其工作性能在很大程度上取決于所使用的驅(qū)動(dòng)電路的類型和實(shí)際參數(shù)。因此，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)是步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分。本文主要介紹三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的一種實(shí)用電路，該驅(qū)動(dòng)電路的系統(tǒng)框圖如圖1所示。
2脈沖分配器PMM8713
PMM8713是由日本Sanyo（三洋）電機(jī)公司生產(chǎn)的步進(jìn)電機(jī)控制用的脈沖分配器（又稱邏輯轉(zhuǎn)換器），為雙列直插式16腳單片CMOS集成芯片。PMM8713既可以用于3相控制，又可以用于4相控制。勵(lì)磁有1相、2相和1-2相三種方式，通過電路設(shè)計(jì)可任選其中一種激勵(lì)方式。此外，PMM8713還具有單時(shí)鐘或雙時(shí)鐘工作方式，帶有正反轉(zhuǎn)控制功能以及初始化復(fù)位功能。其內(nèi)部有（1）時(shí)鐘選通，（2）激勵(lì)方式控制，（3）可逆環(huán)形計(jì)數(shù)，（4）激勵(lì)方式判斷等電路。PMM8713所有輸入端均采用施密特整形電路，因此抗干擾能力強(qiáng)。輸出電流大于20mA，可直接驅(qū)動(dòng)微型步進(jìn)電機(jī)。引腳如圖2所示。各引腳功能說明：CＵ（ＰＩＮ１）、ＣＤ（ＰＩＮ２）是雙時(shí)鐘工作的時(shí)鐘輸入端。CＵ端接正轉(zhuǎn)時(shí)鐘；CＤ端接反轉(zhuǎn)時(shí)鐘。CK（PIN3）為單時(shí)鐘輸入端，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)由U/D（PIN4）腳來控制。在電路處于單時(shí)鐘輸入控制的前提下，當(dāng)U/D=高電平時(shí)，則輸出端輸出正轉(zhuǎn)脈沖序列；當(dāng)U/D=低電平時(shí)，則輸出端輸出反轉(zhuǎn)脈沖序列。EＡ（ＰＩＮ５）和EＢ（ＰＩＮ６）為激勵(lì)方式選擇端。EＡＥＢ＝００時(shí)，為雙激勵(lì)方式；EＡＥＢ＝１１時(shí)，為1-2相激勵(lì)方式；EＡＥＢ＝０１或10(即兩電平相反)時(shí)，為單激勵(lì)方式。3/4（PIN7）為三相或四相選擇控制端。當(dāng)該腳=0時(shí)，為三相輸出；當(dāng)該腳=1時(shí)，為思想輸出，通過該腳可以選擇控制三相或四相步進(jìn)電機(jī)。A～D（PIN13～10）為4個(gè)相驅(qū)動(dòng)端。3相用A～C（D=0），4相用A～D端。EM（PIN14）是激勵(lì)方式狀態(tài)標(biāo)志。雙激勵(lì)方式該端輸出為高電平；單激勵(lì)方式該端輸出為低電平；1-2相激勵(lì)時(shí)該端輸出兩倍時(shí)鐘周期的脈沖。C0（PIN15）為輸入時(shí)鐘檢測端。當(dāng)該電路有時(shí)鐘脈沖輸入時(shí)，在C０端可輸出同步于時(shí)鐘的脈沖。R（PIN9）為復(fù)位控制端，加低電平使輸出端A～D復(fù)位為表1所示的初始狀態(tài)。（其中0表示低電平，1表示高電平）。
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3電壓-頻率變換器LM331
LM331是美國NS公司生產(chǎn)的性能價(jià)格比較高的集成芯片。LM331可用作精密的頻率電壓（F/V）轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、線性頻率調(diào)制解調(diào)、長時(shí)間積分器以及其他相關(guān)的器件。LM331為雙列直插式8腳芯片，其引腳如圖3所示。
LM331內(nèi)部有（1）輸入比較電路、（2）定時(shí)比較電路、（3）R-S觸發(fā)電路、（4）復(fù)零晶體管、（5）輸出驅(qū)動(dòng)管、（6）能隙基準(zhǔn)電路、（7）精密電流源電路、（8）電流開關(guān)、（9）輸出保護(hù)點(diǎn)路等部分。輸出管采用集電極開路形式，因此可以通過選擇邏輯電流和外接電阻，靈活改變輸出脈沖的邏輯電平，從而適應(yīng)TTL、DTL和CMOS等不同的邏輯電路。此外，LM331可采用單/雙電源供電，電壓范圍為4～40V，輸出也高達(dá)40V。IＲ（PIN1）為電流源輸出端，在f０（PIN3）輸出邏輯低電平時(shí)，電流源ＩＲ輸出對電容ＣＬ充電。引腳2（PIN2）為增益調(diào)整，改變ＲＳ的值可調(diào)節(jié)電路轉(zhuǎn)換增益的大小。f０（PIN3）為頻率輸出端，為邏輯低電平，脈沖寬度由Ｒt和Ｃt決定。引腳4（PIN4）為電源地。引腳5（PIN5）為定時(shí)比較器正相輸入端。引腳6（PIN6）為輸入比較器反相輸入端。引腳7（PIN7）為輸入比較器正相輸入端。引腳8（PIN8）為電源正端。
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