基于pwm控制的多细分步进电机驱动芯片的设计

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1、南开大学硕士学位论文基于PWM控制的多细分步进电机驱动芯片的设计姓名：商和忠申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：戴宇杰20090601摘要步进电机是一种将脉冲信号转化为机械角位移或者线位移的控制电机，它能够在不涉及复杂反馈环路的情况下实现良好的定位精度，并由于具有价格低廉、易于控制、无积累误差等优点，在民用、工业用的经济型数控定位系统中获得了广泛的应用，具有较高的实用价值。在步进电机的驱动技术中，细分驱动具有良好的控制效果，而将步进电机细分驱动控制电路集成在一块芯片中，可以使得步进电机在实现细分驱动，得到优良运行性能的同时，整个驱动电路系统的组成

2、更为简单，可靠性更高，控制更为方便。本文在详细论述了步进电机细分驱动原理的基础上，设计了一款基于PWM控制的两相混合式步进电机细分驱动芯片。本文首先介绍了步进电机工作原理和PWM控制技术，通过分析步进电机的各种驱动方式的优缺点，从而提出了细分驱动方式，并指出了细分驱动使电机运行更稳定的优势，在分析、比较几种电流控制型细分驱动方式的优缺点的基础上，提出了恒频脉宽调制型的细分驱动方案，并分析了该方案快慢续流的优劣，进而完成对二相混合式步进电动机细分驱动系统主电路的具体设计，包括高精度BANDGAP电路、高速D触发器、脉冲发生器及逻辑控制电路等子电路，并且加入了过温、欠

3、压及过流保护电路。实现了恒频斩波、信号检测、功率放大、环形分配等功能。其中，由EPROM以及3位非线性DAC产生的拟正弦波变化的阶梯电平作为控制电机绕组电流的基准，通过PWM控制驱动器的开通和关断，使电机绕组电流按正弦规律变化，从而实现两相混合式步进电机的恒转矩8细分驱动。通过仿真证明了设计方案的可行性和正确性，所设计的基于PWM控制的步进电机细分驱动控制电路可以实现结构简单、可靠性高、运行平稳的预定目标。关键词：步进电机细分驱动PWMH桥驱动AbstractSteppingmotorisakindofcontrollingmotorswhichCalltrans

4、formthepulsesignalintomechanisticangulardisplacementorlineardisplacement．Itcallachieveapreciselocationwithoutacomplicatedfeedbackloop．Also，itiswidelyusedineconomicaldigitallocationsystemforcivilianandindustryuse，弱itcostsless，easytocontrolandfreeoferroraccumulation．Inaword，itishighlypr

5、actical．SincemicrosteppingdrivebehavesbetterincontrollingamongdrivetechniqueofsteppingmotoLintegratedmicrosteppingdriverofsteppingmotormakesdrivecircuitsimplerinstructure，higherinsecurityandmoreconvenientincontrollingaswellasthemicrosteppingdriveisrealized、析thexcellentperformance．Thet

6、hesisexpatiatesontheprincipleofsteppingmotormicrosteppingdriveandschemesoutatwo-phasehybridsteppingmotormicrosteppingdriverICbasedonPWM．Inthispaper，firstlytheprinciplesofsteppingmotorandthetechniqueofPWMcontrollingareanalyzed，andthendifferentdrivingmodesareintroduced．Basedonthis，micro

7、steppingdrivingmodeareputforward，andlearningfromthecurrentlagging—loopcontrolandinvariableswitchfrequencycontrol，frequency-fixingPWMdrivingmethodisputforward，therefore，themaincircuitof2-phasehybridsteppingmotorsystemisdesigned，includinghighaccuracyBANDGAPcircuits．HighspeedDflip—flop、p

8、ulseg