EDA技术在步进电机驱动中的应用.pdfVIP

第30卷第4期 江西师范大学学报(自然科学版) V01．30No．4 0F N0砌旺AL Jul．2006 2006年7月 JOURNALJIANG》(I UNⅣE磷泐Y(NArI【IRALSCⅡNCE) 文章编号：100阻5862(2006)04—035m05 EDA技术在步进电机驱动中的应用 邹道生 (赣南师范学院科技学院，江西赣州341000) 摘要：介绍一种采用EDA技术输出删控制信号，实现对步进电机驱动细分．利用附中的嵌入式 EAB构成IJPM．ROM存放步进电机各相细分电流所需的冈Ⅲ控制波形数据表，并通过FH认设计的数字 比较器同步产生多路删电流波形，实现对四相步进电机转角进行均匀细分控制．该设计简化了外围电 路，控制精度高，控制效果好． 关键词：步进电机；细分控制；FPGA；数字比较器 306 中图分类号：TM 文献标识码：A 步进电机细分驱动技术是一种可以显著改善步进电机综合使用性能的驱动控制技术．从本质上讲是对 步进电机的励磁绕组中电流的控制，使步进电机内部的合成磁场为均匀的圆形旋转磁场，从而实现步进电 机步距角的细分．要想实现步距角均匀细分控制，必须合理控制电机绕组中的电流，使步进电机内部合成磁 场的幅值恒定，每个进给脉冲所引起的合成磁场的角度变化要均匀u引． 采用附控制步进电机，利用附中的嵌入式EAB，可以构成存放电机各相电流所需的控制波形表． 利用黜设计的数字比较器可以同步产生多路删电流波形，对多相步进电机进行灵活控制．若改变 ROM控制波形表的数据、增加计数器和比较器的位数，提高计数精度，就可以提高PwM波形的细分精度，对 步进电机的步进转角进行任意细分，实现步进转角的精确控制．用FP(认实现多路删控制，无须外接D／A 转换器，使外围控制电路大大简化，并且能获得良好的控制效果．采用EDA技术用硬件描述语言进行设计的 控制模块，具有良好的通用性，可以方便地移植到各种FpGA／cPLD上． 1步进电机细分驱动原理 步进电机的驱动是靠给步进电机的各相励磁绕组轮流通以电流，实现步进电机内部磁场合成方向的变 化来使步进电机转动的．设矢量乃，％，％，％为步进电机A，曰，c，D四相励磁绕组分别通电时产生的磁场 的A，B，c，D四相轮流通电时，步进电机的内部磁场从乃一％一％一％，即磁场产生了旋转．一般情况 下，当步进电机的内部磁场变化一周(36泸角)时，电机的转子转过一个齿距，因此，步进电机的步距角铅可 表示为 eB=8M／Nr (D 其中M为步进电机的转子齿数，％为步进电机运行时两相邻稳定磁场之间的夹角．％与电机的相数(膨)和 四拍方式相比，％和％都减小了一倍，实现了步距角的二细分．但是在通常的步进电机驱动线路中，由于通 过各相绕组的电流是个开关量，即绕组中的电流只有零和某一额定值两种状态，相应的各相绕组产生的磁 场也是一个开关量，只能通过各相的通电组合来减小％和％．因此，这样可达到的细分数很有限．以四相反 收稿日期：2005．07．16 基金项目：2003年江西省高校级教改课题(2003024)． 作者简介：邹道生(1962．)，男，福建连城人，副教授，主要从事电子电工教学与研究 万方数据 第4期 邹道生，等：EDA技术在步进电机驱动中的应用 351 应式步进电机为例，最多只能实现二细分，对于相数较多的步进电机可达到的细分数稍大一些，但也有限． 因此要使可达到的细分数较大，就必须能控制步进电机各相励磁绕组中的电流，使其按正弦或阶梯上升或 下降，即在零到最大相电流之间能有多个稳定的中间电流状态，相应的磁场矢量幅值也就存在多个中间状 态，这样，相邻两相或多相的合成磁场的方向也将有多个稳定的中间状态． 步进电机步距角细分是通过改变步进电机相电流的方法来实现的幢J．通常采用电流矢量恒幅均匀旋转 的