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一、專用集成驅(qū)動芯片DRV8811步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計

專用步進(jìn)電機(jī)集成驅(qū)動模塊DRV8811由需求分析可知，設(shè)計兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，采用恒流驅(qū)動方式，相驅(qū)動電流0.4～3A，且可調(diào)節(jié)。目前常用的專用集成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片TA8435由于其峰值電流只能達(dá)到2.5A，故不能滿足相應(yīng)的設(shè)計需求。在本文中，采用了德州儀器（TI）的高性能專用集成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片DRV8811設(shè)計步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路。該芯片可以十分方便的為掃描器、打印機(jī)及其他一些自動化設(shè)備的運動執(zhí)行單元—步進(jìn)電機(jī)提供集成驅(qū)動方案，并且設(shè)計電路及其簡單易行。

DRV8811步進(jìn)電機(jī)專用集成驅(qū)動芯片，內(nèi)部集成了兩路H橋驅(qū)動電路，適用于兩相步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動，支持8V～38V輸入電壓，最寬溫度范圍為－60°～150°，輸出電流峰值可達(dá)6A，完全滿足設(shè)計的需求。DRV8811步進(jìn)電路驅(qū)動電路設(shè)計在詳細(xì)設(shè)計驅(qū)動電路之前，需要首先了解DRV8811的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，在此基礎(chǔ)上才能完善設(shè)計。

電流檢測—恒流斬波參數(shù)選擇設(shè)計DRV8811的內(nèi)部恒流斬波PWM模塊中，采樣電阻的輸入經(jīng)過了一個8倍的放大器。故參與比較的電壓為采樣電壓的8倍。設(shè)步進(jìn)電機(jī)定子繞組上的電流為CHOPI，ISENA和ISENB引腳外接的電阻阻值均為ISENR。第8引腳VREF外接電壓為REFV，則當(dāng)斬波電路實現(xiàn)恒流輸出時，應(yīng)用如下關(guān)系式。RCA和RCB兩個引腳外接的電阻和電容決定了恒流斬波電路的PWM的脈沖周期，設(shè)該引腳外接的并聯(lián)的電阻值為R，電容值為C，則PWM恒流斬波的周期為因此可以通過合理設(shè)置電阻R，電容C的值來設(shè)置PWM恒流斬波的周期。細(xì)分電路設(shè)計DRV8811集成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片可以十分方便的用來配置步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分方式。與細(xì)分方式相關(guān)的引腳為USM0，USM1——12，13。本設(shè)計中采用撥碼開關(guān)硬件配置細(xì)分方式。

方向控制設(shè)計DRV8811有一個步進(jìn)電機(jī)運行方向控制引腳DIR—3，該引腳電平狀態(tài)不一樣時對應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反。根據(jù)需求分析可知，在設(shè)計時步進(jìn)電機(jī)的運行方向可調(diào)，故本設(shè)計使用了一個切換開關(guān)來對步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行切換。初始默認(rèn)狀態(tài)為順時針旋轉(zhuǎn)。同時增加了方向指示燈。步進(jìn)電機(jī)啟停切換及狀態(tài)顯示電路設(shè)計DRV8811有一個步進(jìn)電機(jī)啟?？刂埔_RESETn—17，該引腳為低電平時，復(fù)位DRV8811，步進(jìn)電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)；該引腳為高電平時，啟動DRV8811，步進(jìn)電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)。在電機(jī)運行時，用LED狀態(tài)燈顯示其運行狀態(tài)。

脈沖信號輸入電路DRV8811有一個步進(jìn)電機(jī)電脈沖輸入引腳Step—19，該引腳接控制器的脈沖輸出。本設(shè)計中，需要調(diào)節(jié)主控制器的輸出脈沖頻率從100Hz～1000Hz可調(diào)，因此設(shè)計了4個輸入按鈕，分別用于輸入脈沖頻率的個位、十位、百位和千位?？刂破鞯臋z測信號為s1—s4，按鈕沒有動作時，輸入信號通過上來電阻被拉到高電平，當(dāng)按鈕有動作時，檢測到輸入變?yōu)榈碗娖?，從而對?yīng)相應(yīng)的動作。每次按鈕動作，對應(yīng)的位加1，程序設(shè)計最高顯示至1000。DRV8811主電路設(shè)計步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器芯片DRV8811的電路設(shè)計中RCA和RCB的外接并聯(lián)電阻和電容值的乘積為恒流斬波電路的PWM輸出脈沖頻率?？烧{(diào)電阻R即用來設(shè)定步進(jìn)電機(jī)定子繞組上的電流，從而達(dá)到了設(shè)計需求中的電流可調(diào)的要求，另一個作用是作為電流檢測電路的采樣電阻，用來實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)定子繞組的恒流。驅(qū)動總電路設(shè)計結(jié)合以上分析，控制采用AT89S52。

二、總結(jié)與展望

總結(jié)本文所做的主要研究工作和取得的成果總結(jié)如下：（1）在闡述了步進(jìn)電機(jī)的概況基礎(chǔ)上，結(jié)合課題的需求，提出了開發(fā)某型掃描器的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路的項目設(shè)計目標(biāo)；（2）根據(jù)需求分析，完成了采用專用集成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片來完成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路的設(shè)計，采用專用集成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片設(shè)計步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路更簡單易行。

三、展望

盡管本文成功開發(fā)了某型掃描器步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路設(shè)計，但是由于時間限制和經(jīng)驗有限，仍有需要進(jìn)一步完善的方向，列舉如下：（1）設(shè)計的某型掃描器步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路的電流較小，只能應(yīng)用于小功率的步進(jìn)電機(jī)場合，如何完善系統(tǒng)系統(tǒng)可驅(qū)動中、大功率的步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)；（2）設(shè)計的某型掃描器步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路的輸出脈沖頻率為100Hz～1000Hz，如果需要提高此頻率，需要改進(jìn)哪些關(guān)鍵。

作者：張大威 毛林 單位：沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司鈑焊加工廠技術(shù)科 沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司燃?xì)廨啓C(jī)分公司研發(fā)中心