(步进电机驱动设计)方案

江西理工大学电子111班课程设计

课题名称：步进电机驱动设计

组长：柯于红

成员：柯于红、陈峰、吴正源

指导教师：程铁栋老师

2013年12 月30日

目录第一章：设计任务与要求

第二章：设计方案

第三章：硬件设计

第四章：硬件测试

第五章：小结

第一章设计任务与要求

（一）完成3A以下两相/四相/四线/六线步进电机驱动方案设计，要求工作电压在10V-24V，解决高速过程中失步的不足。

（二）设计良好的保护电路，实现自动半流功能，同时实现最大256倍细分。（三）设计电机加速方案，减小步进电机运行过程中的噪音。

第二章设计方案

原理:步进电机驱动器是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动

器接收到

一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速和定位的目的。

设计思路:步进电机必须有驱动器和控制器才能正常工作。驱动器的作用是对控制脉冲进行环形分配、功率放大，使步进电机绕组按一定顺序通电，控制电机转动

系统框图设计

控制器：产生脉冲。控制电机的速度和转向。

驱动器：a.脉冲信号分配：为步进电机各绕组提供正确的供电顺序。

b.功率驱动电路：提供电压、电流。各种保护电路，如果过流、过热等。

步进电机驱动电路常用的芯片有L297和L298组合应用、3977、8435等，这些芯片一般单相驱动电流在2 A左右，无法驱动更大功率电机，限制了其应用范围。我们芯片THB7128提出了一种步进电机驱动电路设计方案。

THB7128

一、参数及性能

（一)、信号输入端光耦隔离接法

输入信号接口有两种接法：用户可根据需要采用共阳极接法或共阴极接法。

1、共阳极接法：分别将CP+，U/D+，EN+连接到控制系统的电源上，如

果此电源是+5V则可直接接入，如果此电源大于+5V，则须外部另加限流电阻R，保证给驱动器内部光藕提供8—15mA的驱动电流。脉冲输入信号通过CP-接入；此时，U/D-，EN-在低电平有效。

2、共阴极接法：分别将CP-，U/D-，EN-连接到控制系统的地端（SGND，

与电源地隔离）；+5V的脉冲输入信号通过CP+加入；此时，U/D+，EN+在高电平有效。限流电阻R的接法取值与共阳极接法相同。

注：EN端可不接，EN有效时电机转子处于自由状态（脱机状态），这时可以手动转动电机转轴，做适合您的调节。手动调节完成后，再将EN设为无效状态，以继续自动控制。

(二)、细分数设定

细分数是以驱动板上的拨盘开关选择设定的，根据细分选择表的数据设定（最好在断电情况下设定）。细分后步进电机步距角按下列方法计算：步距角=电机固有步距角/细分数。如：一台固有步距角为3.6°的步进电机在16细分下步距角为3.6/16=0.225°

驱动板上拨码开关4、5、6分别对应M1、M2、M3。

具体细分对应情况如下图所示：

(三)、电流大小设定

电流大小由拨码开关S1、S2、S3（分别对应拨码开关上的1、

2、3号）选择，电流三档可选。

电流（A）1.0 2.0 3.0

S1OFF OFF ON

S2OFF ON OFF

S3ON OFF OFF

注：采用6N137高速光耦，可保证高速不失步。THB7128驱动器

(五)、接线端子定义说明

信号输入端：

⑴CP+：脉冲信号输入正端。

⑵CP-：脉冲信号输入负端。

⑶DIR+：电机正、反转控制正端。

⑷DIR-：电机正、反转控制负端。

步进电机驱动设计

⑸EN+：电机脱机控制正端。

⑹EN-：电机脱机控制负端。

电机绕组连接：

⑴A+：连接电机绕组A+相。

⑵A-：连接电机绕组A-相。

⑶B+：连接电机绕组B+相。

⑷B-：连接电机绕组B-相。

工作电压的连接：

⑴VCC：连接直流电源正（注意：10V＜VCC＜32V）。

⑵GND：连接直流电源负。

(六)、驱动板特色

采用THB7128作为驱动芯片：低功耗，多种细分，高细分（最高128细分），电机运行稳定，无噪音，不失步。

采用两片6N137高速光耦隔离输入，在保护您的控制器的同时，更高的传输速率让您的步进电机工作更稳定准确。

半流控制功能，使电机停止的时候电流降为最低。

最高达3A的大电流驱动。

第三章硬件设计

信号隔离电路

步进电机控制信号有3个(CLK、CWW、ENABLE)，分别控制电机的转角和速度、电机正反方向以及使能，均须用光耦隔离后与芯片连接。光耦的作用有两个：首先，防止电机干扰和损坏接口板电路；其次，对控制信号进行整形。对CIK、CWW信号，要选择中速或高速光耦，保证信号耦合后不会发生滞后和畸变而影响电机驱动，且驱动板能满足更高脉冲频率驱动要求。

细分及电流调节电路

驱动板上拨码开关4、5、6分别对应M1、M2、M3。

具体细分对应情况如下图所示：

步进电机驱动设计

工作电流设定。VREF为电流设定端，调

整此端电压即可设定驱动电流值。

I0=VREF×(1／5)×(1／Rs)

稳压电路

LM317工作原理：LM317的输入最同电压为30多伏，输出电压1.5----32V...电流1.5A...不过在用的时候要注意功耗问题...注意散热问题。LM317有三个引脚.一个输入一个输出一个电压调节。输入引脚输入正电压,输出引脚接负载, 电压调节引脚一个引脚接电阻(200左右)在输出引脚,另一个接可调电阻(几K)接于