步进电机控制系统设计

步进电机控制系统设计
传统的电流式掌握方法是检测流经绕组的电流，并将反馈信号送到掌握芯片，然后由掌握芯片打算是增加还是降低绕组电流，以取得所需的电流强度。

这种掌握方法使电机在宽转速和宽电源电压范围内保持抱负的转矩，特别适用于全步进和半步进电机驱动，而且实现起来特别简单。

闭环掌握电路将电流施加到绕组。

反电动势(BEMF)会降低绕组电压，延长电流达到抱负值的时间，因此，反电动势限制电机转速。

虽然系统无需知道反电动势值，但是，不重视且不修正这个数值将会导致系统性能降低。

由于电源电压变化导致峰值电流有时波动幅度很大，所以，直到现在，工程师还是尽量避开使用电压式掌握方法。

工程师们还想避开反电动势随着电机转速增加而上升的问题。

在这种状况下，业内消失了能够补偿反电动势的智能电压式掌握系统。

这种驱动方法使电机运转更顺畅，微步辨别率更高，是对高精度定位和低机械噪声要求严格的应用的抱负选择。

电压式掌握是一种开环掌握：当正弦电压施加到电机相位时，机电系统将回馈正弦电流。

我们可以用数字方法补偿反电动势和峰流变化。

在记住电机的精确特性（电机电感-转速曲线、反电动势-转速曲线、电机电阻）后，计算并施加电压，以取得抱负的电流值。

电压式掌握方法是向电机施加电压，而不是恒流。

施加的电压值能
够补偿并完全消退反电动势效应，施加电压的上升速率与因电机转速增加而导致反电动势上升的速率相同，保证电流幅度对转速曲线平坦。

在已知所需电流后，就可以确定取得该电流需要施加的精确电压值。

因此，电流是由电压间接掌握，如图1所示。

图1：反电动势(BEMF)补偿
电压式掌握还节约了分流电阻，可取得高微步辨别率和极低的转矩脉动。

事实上，意法半导体的L6470取得了多达128步的微步掌握。

这款数字电机掌握驱动器的核心是一个能够降低微掌握器资源占用率的数字运动引擎(DME)。

数字运动掌握引擎是由行为命令掌握，例如，肯定位置恳求，并根据预设转速曲线边界驱动电机运动。

全部指令集包括相对位置和肯定位置(达到目标位置)、转速跟踪(达到并保持目标转速)和电机停止挨次，还包括机械位置传感器管理专用命令。

图2所示是前述部分命令。

图2：行为命令
该掌握器通过具有菊花链功能的高速SPI总线接口与主微掌握器通信。

通过一个串行接口，一个微掌握器能够管理多个掌握器，从而掌握多台步进电机，如图3所示。

图3：SPI接口菊花链拓扑。