CN203708159U - 死区补偿可控的步进电机细分驱动器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种死区补偿可控的步进电机细分驱动器,本实用新型包括CPLD死区产生模块、光耦隔离电路模块、半桥驱动电路模块、MOS管电路模块;所述的半桥驱动电路模块包括A相半桥驱动电路模块和B相半桥驱动电路模块;所述的A相半桥驱动电路模块包括A+相半桥驱动电路和A-相半桥驱动电路;B相半桥驱动电路模块包括B+相半桥驱动电路和B-相半桥驱动电路;所述MOS管电路模块包括A相MOS管电路模块和用于B相MOS管电路模块;本实用新型采用了带死区的电路结构,这样可以大大提高元器件的使用寿命。有效地降低了电机正常工作时的功耗;系统结构简单,具有明显的低廉成本优势。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机领域,尤其是涉及一种死区补偿可控的步进电机细分驱动器。
背景技术
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,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,从而达到调速的目的。
为了适应一些领域中高精度定位和运行平稳性的要求,出现了步进电机细分驱动技术。一般步进电机采用“桥”式驱动电路,即在同一个桥臂上、下2个开关管施加互补的触发信号。然而,由于开关管自身的特性,如寄生电容、极间电容,开通和关断都需要一定的时间,而且关断时间比开通时间要长。若按照理想的触发信号控制开关管的开通和关断,就可能导致同一桥臂的2个开关管直通而损坏开关器件。为了防止这种直通现象的发生,必须在它们开通和关断之间插入一定延时的时间,这个延时时间就称为“死区时间”。
发明内容
本实用新型针对现有技术的不足,提出了一种死区补偿可控的步进电机细分驱动器。
为实现以上目的,本实用新型采用的技术方案为:
本实用新型一种死区补偿可控的步进电机细分驱动器,包括CPLD死区产生模块、光耦隔离电路模块、半桥驱动电路模块、MOS管电路模块;CPLD死区产生模块型号为EPM3064ATC44-10;
所述的半桥驱动电路模块包括A相半桥驱动电路模块和B相半桥驱动电路模块;所述的A相半桥驱动电路模块包括A+相半桥驱动电路和A-相半桥驱动电路;B相半桥驱动电路模块包括B+相半桥驱动电路和B-相半桥驱动电路;
所述MOS管电路模块包括A相MOS管电路模块和用于B相MOS管电路模块;
所述的光耦隔离电路模块,包括二十四个电阻,四个光耦;光耦的型号为HCPL-2531;
第一光耦U1的管脚2、管脚3分别与CPLD死区产生模块的两个普通IO口连接;第二光耦U2的管脚2、管脚3分别与CPLD死区产生模块的两个普通IO口连接;第三光耦U3的管脚2、管脚3分别与CPLD死区产生模块的两个普通IO口连接;第四光耦U4的管脚2、管脚3分别与CPLD死区产生模块的两个普通IO口连接;第一光耦U1的管脚1与第一分压电阻R1一端连接,第一分压电阻R1的另一端分别与3.3V模拟电源、第二分压电阻R2的一端、第三分压电阻R3的一端、第四分压电阻R4的一端、第五分压电阻R5的一端、第六分压电阻R6的一端、第七分压电阻R7的一端、第八分压电阻R8的一端连接,第二分压电阻R2的另一端与第二光耦U2的管脚4连接;第三分压电阻R3的另一端与第二光耦U2的管脚1连接;第一光耦U1的管脚7与第九分压电阻R9和第十一分压电阻R11的一端连接,第九分压电阻R9的另一端与第十分压电阻R10的一端、第十三分压电阻R13的一端、第十四分压电阻R14的一端、第十七分压电阻R17的一端、第十八分压电阻R18的一端、第二十一分压电阻R21的一端、第二十二分压电阻R22的一端、第一光耦U1的管脚8、第二光耦U2的管脚8、第三光耦U3的管脚8、第四光耦U4的管脚8连接并接12V模拟电源;所述第一光耦U1的管脚6与第十分压电阻R10的另一端、第十二分压电阻R12的一端连接,所述第二光耦U2的管脚7与第十三分压电阻R13的另一端、第十五分压电阻R15的一端连接,第二光耦U2的管脚6与第十四分压电阻R14的另一端、第十六分压电阻R16的一端连接;所述第三光耦U3的管脚7与第十七分压电阻R17的另一端、第十九分压电阻R19的一端连接,第三光耦U3的管脚6与第十八分压电阻R18的另一端、第二十分压电阻R20的一端连接;所述第四光耦U4的管脚7与第二十一分压电阻R21的另一端、第二十三分压电阻R23的一端连接,第四光耦U4的管脚6与第二十二分压电阻R22的另一端、第二十四分压电阻R24的一端连接;第一光耦U1的管脚5、第二光耦U2的管脚5、第三光耦U3的管脚5、第四光耦U4的管脚5连接并接地;第十一分压电阻R11的另一端作为A+相半桥驱动电路的上管输入信号AU+端;第十二分压电阻R12的另一端作为A+相半桥驱动电路的下管输入信号AD+端;第十五分压电阻R15的另一端作为A-相半桥驱动电路的上管输入信号AU-端;第十六分压电阻R16的另一端作为A-相半桥驱动电路的下管输入信号AD-端;第十九分压电阻R19的另一端作为B+相半桥驱动电路的上管输入信号BU+端;第二十分压电阻R20的另一端作为B+相半桥驱动电路的下管输入信号BD+端;第二十三分压电阻R23的另一端作为B-相半桥驱动电路的上管输入信号BU-端;第二十四分压电阻R24的另一端作为B-相半桥驱动电路的下管输入信号BD-端。
A+相半桥驱动电路包括四个电阻、两个电容、一个二极管和一个驱动芯片。第一驱动芯片U5的管脚1分别与第一滤波电容C1正极、第一二极管D1阳极连接并接12V模拟电源,第一滤波电容C1负极和第一驱动芯片U5的管脚4连接并接地,第一二极管D1阴极与第一驱动芯片U5的管脚8、第一自举电容C2正极连接,第一自举电容C2负极与第一驱动芯片U5的管脚6、第二十六限流电阻R26的一端连接;第一驱动芯片U5的管脚2连接上管输入信号AU+端,管脚3连接下管输入信号AD+端;第一驱动芯片U5的管脚7与第二十五限流电阻R25的一端连接,第二十五限流电阻R25的另一端第二十六限流电阻R26的另一端连接;所述第一驱动芯片U5的管脚5与第二十七限流电阻R27的一端连接,第二十七限流电阻R27的另一端与第二十八限流电阻R28的一端连接。
A-相半桥驱动电路包括四个电阻、两个电容、一个二极管和一个驱动芯片。第二驱动芯片U6的管脚1分别与第四滤波电容C4正极、第二二极管D2阳极连接并接12V模拟电源,第四滤波电容C4负极和第二驱动芯片U6的管脚4连接并接地,第二二极管D2阴极与第二驱动芯片U6的管脚8、第二自举电容C3正极连接,第二自举电容C3负极与第二驱动芯片U6的管脚6、第三十限流电阻R30的一端连接;第二驱动芯片U6的管脚2连接上管输入信号AU-端,管脚3连接下管输入信号AD-;第二驱动芯片U6的管脚7与第二十九限流电阻R29的一端连接,第二十九限流电阻R29的另一端第三十限流电阻R30的另一端连接;所述第二驱动芯片U6的管脚5与第三十一限流电阻R31的一端连接,第三十一限流电阻R31的另一端与第三十二限流电阻R32的一端连接。
B+相半桥驱动电路包括四个电阻、两个电容、一个二极管和一个驱动芯片。第三驱动芯片U7的管脚1分别与第五滤波电容C5正极、第三二极管D3阳极连接并接12V模拟电源,第五滤波电容C5负极和第三驱动芯片U7的管脚4连接并接地,第三二极管D3阴极与第三驱动芯片U7的管脚8、第三自举电容C6正极连接,第三自举电容C6负极与第三驱动芯片U7的管脚6、第三十四限流电阻R34的一端连接;第三驱动芯片U7的管脚2连接上管输入信号BU+端,管脚3连接下管输入信号BD+端;第三驱动芯片U7的管脚7与第三十三限流电阻R33的一端连接,第三十三限流电阻R33的另一端第三十四限流电阻R34的另一端连接;所述第三驱动芯片U7的管脚5与第三十五限流电阻R35的一端连接,第三十五限流电阻R35的另一端与第三十六限流电阻R36的一端连接。
B-相半桥驱动电路包括四个电阻、两个电容、一个二极管和一个驱动芯片。第四驱动芯片U8的管脚1分别与第八滤波电容C8正极、第四二极管D4阳极连接并接12V模拟电源,第八滤波电容C8负极和第四驱动芯片U8的管脚4连接并接地,第四二极管D4阴极与第四驱动芯片U8的管脚8、第四自举电容C7正极连接,第四自举电容C7负极与第四驱动芯片U8的管脚6、第三十八限流电阻R38的一端连接;第四驱动芯片U8的管脚2连接上管输入信号BU-端,管脚3连接下管输入信号BD-端;第四驱动芯片U8的管脚7与第三十七限流电阻R37的一端连接,第三十七限流电阻R37的另一端第三十八限流电阻R38的另一端连接;所述第四驱动芯片U8的管脚5与第三十九限流电阻R39的一端连接,第三十九限流电阻R39的另一端与第四十限流电阻R40的一端连接。
A相MOS管电路模块包括四个MOS管,第一MOS管MOS1的D端与第二MOS管MOS2的D端连接并接24V模拟电源,第一MOS管MOS1的G端与A+相半桥驱动电路中的第二十五限流电阻R25的另一端、第二十六限流电阻R26的另一端连接,第一MOS管MOS1的S端与第三MOS管MOS3的D端连接并与A+相半桥驱动电路中第一驱动芯片U5管脚6、第一自举电容C2的负极、第二十六限流电阻R26的一端连接并作为两相四线步进电机的Motor_A+的信号输入端,第三MOS管MOS3的S端与第四MOS管MOS4的S端、A+相半桥驱动电路中第二十八限流电阻R28的另一端、A-相半桥驱动电路中第三十二限流电阻R32的另一端连接并接地,第三MOS管MOS3的G端与A+相半桥驱动电路中的第二十七限流电阻R27的另一端、第二十八限流电阻R28的一端连接,第二MOS管MOS2的G端与A-相半桥驱动电路中第二十九限流电阻R29的另一端、第三十限流电阻R30的另一端连接,第二MOS管MOS2的S端与第四MOS管MOS4的D端、A-相半桥驱动电路中第三十限流电阻R30的一端、第二驱动芯片U6的管脚6连接并作为两相四线步进电机的Motor_A-的信号输入端;第四MOS管MOS4的G端与A-相半桥驱动电路中第三十一限流电阻R31的另一端、第三十二限流电阻R32的一端连接。
B相MOS管电路模块包括四个MOS管,第五MOS管MOS5的D端与第六MOS管MOS6的D端连接并接24V模拟电源,第五MOS管MOS5的G端与B+相半桥驱动电路中的第三十三限流电阻R33的另一端、第三十四限流电阻R34的另一端连接,第五MOS管MOS5的S端与第七MOS管MOS7的D端连接并与B+相半桥驱动电路中第三驱动芯片U7管脚6、第三自举电容C6的负极、第三十四限流电阻R34的一端连接并作为两相四线步进电机的Motor_B+的信号输入端,第七MOS管MOS7的S端与第八MOS管MOS8的S端、B+相半桥驱动电路中第三十六限流电阻R36的另一端、B-相半桥驱动电路中第四十限流电阻R40的另一端连接并接地,第七MOS管MOS7的G端与B+相半桥驱动电路中的第三十五限流电阻R35的另一端、第三十六限流电阻R36的一端连接,第六MOS管MOS6的G端与B-相半桥驱动电路中第三十七限流电阻R37的另一端、第三十八限流电阻R38的另一端连接,第六MOS管MOS6的S端与第八MOS管MOS8的D端、B-相半桥驱动电路中第三十八限流电阻R38的一端、第四驱动芯片U8的管脚6连接并作为两相四线步进电机的Motor_B-的信号输入端;第八MOS管MOS8的G端与B-相半桥驱动电路中第三十九限流电阻R39的另一端、第四十限流电阻R40的一端连接。
有益效果:本实用新型采用了带死区的电路结构,这样可以大大提高元器件的使用寿命。有效地降低了电机正常工作时的功耗;系统结构简单,与商场上雷赛科技公司的步进电机驱动器相比,具有明显的低廉成本优势。
附图说明
图1是本实用新型的整体架构图;
图2是本实用新型的系统框图;
图 3是本实用新型的A相电路中的半桥驱动电路模块和MOS管电路模块;
图4 是本实用新型的B相电路中的半桥驱动电路模块和MOS管电路模块;
图5是本实用新型的CPLD控制电路模块和光耦隔离电路模块。
具体实施方式
下面结合原理图和具体操作实施对本实用新型作进一步说明。
如图1,图2所示,本实用新型一种死区补偿可控的步进电机细分驱动器,包括CPLD死区产生模块1、光耦隔离电路模块2、半桥驱动电路模块、MOS管电路模块;CPLD死区产生模块型号为EPM3064ATC44-10;
所述的半桥驱动电路模块包括A相半桥驱动电路模块和B相半桥驱动电路模块;所述的A相半桥驱动电路模块包括A+相半桥驱动电路A-3-1和A-相半桥驱动电路A-3-2;B相半桥驱动电路模块包括B+相半桥驱动电路B-3-1和B-相半桥驱动电路B-3-2;
MOS管电路模块包括A相MOS管电路模块A-4-1和用于B相MOS管电路模块B-4-2;
如图5所示,所述的光耦隔离电路模块2,包括二十四个电阻,四个光耦;
第一光耦U1的管脚2、管脚3分别与CPLD死区产生模块的10脚、12脚连接;第二光耦U2的管脚2、管脚3分别与CPLD死区产生模块的13脚、14脚连接;第三光耦U3的管脚2、管脚3分别与CPLD死区产生模块的15脚、18脚连接;第四光耦U4的管脚2、管脚3分别与CPLD死区产生模块的19脚、20脚连接;第一光耦U1的管脚1与第一分压电阻R1一端连接,第一分压电阻R1的另一端分别与3.3V模拟电源、第二分压电阻R2的一端、第三分压电阻R3的一端、第四分压电阻R4的一端、第五分压电阻R5的一端、第六分压电阻R6的一端、第七分压电阻R7的一端、第八分压电阻R8的一端连接,第二分压电阻R2的另一端与第二光耦U2的管脚4连接;第三分压电阻R3的另一端与第二光耦U2的管脚1连接;第一光耦U1的管脚7与第九分压电阻R9和第十一分压电阻R11的一端连接,第九分压电阻R9的另一端与第十分压电阻R10的一端、第十三分压电阻R13的一端、第十四分压电阻R14的一端、第十七分压电阻R17的一端、第十八分压电阻R18的一端、第二十一分压电阻R21的一端、第二十二分压电阻R22的一端、第一光耦U1的管脚8、第二光耦U2的管脚8、第三光耦U3的管脚8、第四光耦U4的管脚8连接并接12V模拟电源;所述第一光耦U1的管脚6与第十分压电阻R10的另一端、第十二分压电阻R12的一端连接,所述第二光耦U2的管脚7与第十三分压电阻R13的另一端、第十五分压电阻R15的一端连接,第二光耦U2的管脚6与第十四分压电阻R14的另一端、第十六分压电阻R16的一端连接;所述第三光耦U3的管脚7与第十七分压电阻R17的另一端、第十九分压电阻R19的一端连接,第三光耦U3的管脚6与第十八分压电阻R18的另一端、第二十分压电阻R20的一端连接;所述第四光耦U4的管脚7与第二十一分压电阻R21的另一端、第二十三分压电阻R23的一端连接,第四光耦U4的管脚6与第二十二分压电阻R22的另一端、第二十四分压电阻R24的一端连接;第一光耦U1的管脚5、第二光耦U2的管脚5、第三光耦U3的管脚5、第四光耦U4的管脚5连接并接地;第十一分压电阻R11的另一端作为A+相半桥驱动电路的上管输入信号AU+端;第十二分压电阻R12的另一端作为A+相半桥驱动电路的下管输入信号AD+端;第十五分压电阻R15的另一端作为A-相半桥驱动电路的上管输入信号AU-端;第十六分压电阻R16的另一端作为A-相半桥驱动电路的下管输入信号AD-端;第十九分压电阻R19的另一端作为B+相半桥驱动电路的上管输入信号BU+端;第二十分压电阻R20的另一端作为B+相半桥驱动电路的下管输入信号BD+端;第二十三分压电阻R23的另一端作为B-相半桥驱动电路的上管输入信号BU-端;第二十四分压电阻R24的另一端作为B-相半桥驱动电路的下管输入信号BD-端。
如图3所示,A+相半桥驱动电路包括四个电阻、两个电容、一个二极管和一个驱动芯片。第一驱动芯片U5的管脚1分别与第一滤波电容C1正极、第一二极管D1阳极连接并接12V模拟电源,第一滤波电容C1负极和第一驱动芯片U5的管脚4连接并接地,第一二极管D1阴极与第一驱动芯片U5的管脚8、第一自举电容C2正极连接,第一自举电容C2负极与第一驱动芯片U5的管脚6、第二十六限流电阻R26的一端连接;第一驱动芯片U5的管脚2连接上管输入信号AU+端,管脚3连接下管输入信号AD+端;第一驱动芯片U5的管脚7与第二十五限流电阻R25的一端连接,第二十五限流电阻R25的另一端第二十六限流电阻R26的另一端连接;所述第一驱动芯片U5的管脚5与第二十七限流电阻R27的一端连接,第二十七限流电阻R27的另一端与第二十八限流电阻R28的一端连接。
A-相半桥驱动电路包括四个电阻、两个电容、一个二极管和一个驱动芯片。第二驱动芯片U6的管脚1分别与第四滤波电容C4正极、第二二极管D2阳极连接并接12V模拟电源,第四滤波电容C4负极和第二驱动芯片U6的管脚4连接并接地,第二二极管D2阴极与第二驱动芯片U6的管脚8、第二自举电容C3正极连接,第二自举电容C3负极与第二驱动芯片U6的管脚6、第三十限流电阻R30的一端连接;第二驱动芯片U6的管脚2连接上管输入信号AU-端,管脚3连接下管输入信号AD-;第二驱动芯片U6的管脚7与第二十九限流电阻R29的一端连接,第二十九限流电阻R29的另一端第三十限流电阻R30的另一端连接;所述第二驱动芯片U6的管脚5与第三十一限流电阻R31的一端连接,第三十一限流电阻R31的另一端与第三十二限流电阻R32的一端连接。
如图4所示,B+相半桥驱动电路包括四个电阻、两个电容、一个二极管和一个驱动芯片。第三驱动芯片U7的管脚1分别与第五滤波电容C5正极、第三二极管D3阳极连接并接12V模拟电源,第五滤波电容C5负极和第三驱动芯片U7的管脚4连接并接地,第三二极管D3阴极与第三驱动芯片U7的管脚8、第三自举电容C6正极连接,第三自举电容C6负极与第三驱动芯片U7的管脚6、第三十四限流电阻R34的一端连接;第三驱动芯片U7的管脚2连接上管输入信号BU+端,管脚3连接下管输入信号BD+端;第三驱动芯片U7的管脚7与第三十三限流电阻R33的一端连接,第三十三限流电阻R33的另一端第三十四限流电阻R34的另一端连接;所述第三驱动芯片U7的管脚5与第三十五限流电阻R35的一端连接,第三十五限流电阻R35的另一端与第三十六限流电阻R36的一端连接。
B-相半桥驱动电路包括四个电阻、两个电容、一个二极管和一个驱动芯片。第四驱动芯片U8的管脚1分别与第八滤波电容C8正极、第四二极管D4阳极连接并接12V模拟电源,第八滤波电容C8负极和第四驱动芯片U8的管脚4连接并接地,第四二极管D4阴极与第四驱动芯片U8的管脚8、第四自举电容C7正极连接,第四自举电容C7负极与第四驱动芯片U8的管脚6、第三十八限流电阻R38的一端连接;第四驱动芯片U8的管脚2连接上管输入信号BU-端,管脚3连接下管输入信号BD-端;第四驱动芯片U8的管脚7与第三十七限流电阻R37的一端连接,第三十七限流电阻R37的另一端第三十八限流电阻R38的另一端连接;所述第四驱动芯片U8的管脚5与第三十九限流电阻R39的一端连接,第三十九限流电阻R39的另一端与第四十限流电阻R40的一端连接。
A相MOS管电路模块A-4-1包括四个MOS管,第一MOS管MOS1的D端与第二MOS管MOS2的D端连接并接24V模拟电源,第一MOS管MOS1的G端与A+相半桥驱动电路A-3-1中的第二十五限流电阻R25的另一端、第二十六限流电阻R26的另一端连接,第一MOS管MOS1的S端与第三MOS管MOS3的D端连接并与A+相半桥驱动电路A-3-1中第一驱动芯片U5管脚6、第一自举电容C2的负极、第二十六限流电阻R26的一端连接并作为两相四线步进电机的Motor_A+的信号输入端,第三MOS管MOS3的S端与第四MOS管MOS4的S端、A+相半桥驱动电路A-3-1中第二十八限流电阻R28的另一端、A-相半桥驱动电路A-3-2中第三十二限流电阻R32的另一端连接并接地,第三MOS管MOS3的G端与A+相半桥驱动电路A-3-1中的第二十七限流电阻R27的另一端、第二十八限流电阻R28的一端连接,第二MOS管MOS2的G端与A-相半桥驱动电路A-3-2中第二十九限流电阻R29的另一端、第三十限流电阻R30的另一端连接,第二MOS管MOS2的S端与第四MOS管MOS4的D端、A-相半桥驱动电路A-3-2中第三十限流电阻R30的一端、第二驱动芯片U6的管脚6连接并作为两相四线步进电机的Motor_A-的信号输入端;第四MOS管MOS4的G端与A-相半桥驱动电路A-3-2中第三十一限流电阻R31的另一端、第三十二限流电阻R32的一端连接。
B相MOS管电路模块B-4-2包括四个MOS管,第五MOS管MOS5的D端与第六MOS管MOS6的D端连接并接24V模拟电源,第五MOS管MOS5的G端与B+相半桥驱动电路B-3-1中的第三十三限流电阻R33的另一端、第三十四限流电阻R34的另一端连接,第五MOS管MOS5的S端与第七MOS管MOS7的D端连接并与B+相半桥驱动电路中第三驱动芯片U7管脚6、第三自举电容C6的负极、第三十四限流电阻R34的一端连接并作为两相四线步进电机的Motor_B+的信号输入端,第七MOS管MOS7的S端与第八MOS管MOS8的S端、B+相半桥驱动电路B-3-1中第三十六限流电阻R36的另一端、B-相半桥驱动电路B-3-2中第四十限流电阻R40的另一端连接并接地,第七MOS管MOS7的G端与B+相半桥驱动电路B-3-1中的第三十五限流电阻R35的另一端、第三十六限流电阻R36的一端连接,第六MOS管MOS6的G端与B-相半桥驱动电路中第三十七限流电阻R37的另一端、第三十八限流电阻R38的另一端连接,第六MOS管MOS6的S端与第八MOS管MOS8的D端、B-相半桥驱动电路中第三十八限流电阻R38的一端、第四驱动芯片U8的管脚6连接并作为两相四线步进电机的Motor_B-的信号输入端;第八MOS管MOS8的G端与B-相半桥驱动电路B-3-2中第三十九限流电阻R39的另一端、第四十限流电阻R40的一端连接。
CPLD死区产生模块选择EPM3032ATC44-10,用于实现产生带死区的互补电机信号驱动;光耦隔离芯片选择HCPL-2531,其内部集成两路光耦,用于实现电路中信号隔离作用;半桥驱动电路模块的驱动芯片选择IR公司生产的IR2103驱动芯片,用于驱动H桥式电路工作;MOS管电路模块中MOS管选择ST公司的STD25NF10L,该芯片具有耐压100V,漏极电流达25A。
工作过程:
一种死区可控的步进电机细分驱动器基本工作流程如下,由单片机产生的四路细分驱动信号Signal_A+、Signal_A-、Signal_B+、Signal_B-接到CPLD上,CPLD通过内部组合逻辑电路产生一个互补的带死区的驱动信号。死区时间由CPLD内部分频功能来实现,可以通过CPLD来控制死区的时间。带死区的驱动信号通过光耦隔离电路,传送至半桥驱动电路,再通过半桥驱动电路,将信号传送H桥式电路结构,从而驱动两相四线步进电机的转动。
Claims (1)
1. 死区补偿可控的步进电机细分驱动器,包括CPLD死区产生模块、光耦隔离电路模块、半桥驱动电路模块、MOS管电路模块;CPLD死区产生模块型号为EPM3064ATC44-10;
所述的半桥驱动电路模块包括A相半桥驱动电路模块和B相半桥驱动电路模块;所述的A相半桥驱动电路模块包括A+相半桥驱动电路和A-相半桥驱动电路;B相半桥驱动电路模块包括B+相半桥驱动电路和B-相半桥驱动电路;
所述MOS管电路模块包括A相MOS管电路模块和用于B相MOS管电路模块;
所述的光耦隔离电路模块,包括二十四个电阻,四个光耦;光耦的型号为HCPL-2531;
第一光耦U1的管脚2、管脚3分别与CPLD死区产生模块的两个普通IO口连接;第二光耦U2的管脚2、管脚3分别与CPLD死区产生模块的两个普通IO口连接;第三光耦U3的管脚2、管脚3分别与CPLD死区产生模块的两个普通IO口连接;第四光耦U4的管脚2、管脚3分别与CPLD死区产生模块的两个普通IO口连接;第一光耦U1的管脚1与第一分压电阻R1一端连接,第一分压电阻R1的另一端分别与3.3V模拟电源、第二分压电阻R2的一端、第三分压电阻R3的一端、第四分压电阻R4的一端、第五分压电阻R5的一端、第六分压电阻R6的一端、第七分压电阻R7的一端、第八分压电阻R8的一端连接,第二分压电阻R2的另一端与第二光耦U2的管脚4连接;第三分压电阻R3的另一端与第二光耦U2的管脚1连接;第一光耦U1的管脚7与第九分压电阻R9和第十一分压电阻R11的一端连接,第九分压电阻R9的另一端与第十分压电阻R10的一端、第十三分压电阻R13的一端、第十四分压电阻R14的一端、第十七分压电阻R17的一端、第十八分压电阻R18的一端、第二十一分压电阻R21的一端、第二十二分压电阻R22的一端、第一光耦U1的管脚8、第二光耦U2的管脚8、第三光耦U3的管脚8、第四光耦U4的管脚8连接并接12V模拟电源;所述第一光耦U1的管脚6与第十分压电阻R10的另一端、第十二分压电阻R12的一端连接,所述第二光耦U2的管脚7与第十三分压电阻R13的另一端、第十五分压电阻R15的一端连接,第二光耦U2的管脚6与第十四分压电阻R14的另一端、第十六分压电阻R16的一端连接;所述第三光耦U3的管脚7与第十七分压电阻R17的另一端、第十九分压电阻R19的一端连接,第三光耦U3的管脚6与第十八分压电阻R18的另一端、第二十分压电阻R20的一端连接;所述第四光耦U4的管脚7与第二十一分压电阻R21的另一端、第二十三分压电阻R23的一端连接,第四光耦U4的管脚6与第二十二分压电阻R22的另一端、第二十四分压电阻R24的一端连接;第一光耦U1的管脚5、第二光耦U2的管脚5、第三光耦U3的管脚5、第四光耦U4的管脚5连接并接地;第十一分压电阻R11的另一端作为A+相半桥驱动电路的上管输入信号AU+端;第十二分压电阻R12的另一端作为A+相半桥驱动电路的下管输入信号AD+端;第十五分压电阻R15的另一端作为A-相半桥驱动电路的上管输入信号AU-端;第十六分压电阻R16的另一端作为A-相半桥驱动电路的下管输入信号AD-端;第十九分压电阻R19的另一端作为B+相半桥驱动电路的上管输入信号BU+端;第二十分压电阻R20的另一端作为B+相半桥驱动电路的下管输入信号BD+端;第二十三分压电阻R23的另一端作为B-相半桥驱动电路的上管输入信号BU-端;第二十四分压电阻R24的另一端作为B-相半桥驱动电路的下管输入信号BD-端;
A+相半桥驱动电路包括四个电阻、两个电容、一个二极管和一个驱动芯片;第一驱动芯片U5的管脚1分别与第一滤波电容C1正极、第一二极管D1阳极连接并接12V模拟电源,第一滤波电容C1负极和第一驱动芯片U5的管脚4连接并接地,第一二极管D1阴极与第一驱动芯片U5的管脚8、第一自举电容C2正极连接,第一自举电容C2负极与第一驱动芯片U5的管脚6、第二十六限流电阻R26的一端连接;第一驱动芯片U5的管脚2连接上管输入信号AU+端,管脚3连接下管输入信号AD+端;第一驱动芯片U5的管脚7与第二十五限流电阻R25的一端连接,第二十五限流电阻R25的另一端第二十六限流电阻R26的另一端连接;所述第一驱动芯片U5的管脚5与第二十七限流电阻R27的一端连接,第二十七限流电阻R27的另一端与第二十八限流电阻R28的一端连接;
A-相半桥驱动电路包括四个电阻、两个电容、一个二极管和一个驱动芯片;第二驱动芯片U6的管脚1分别与第四滤波电容C4正极、第二二极管D2阳极连接并接12V模拟电源,第四滤波电容C4负极和第二驱动芯片U6的管脚4连接并接地,第二二极管D2阴极与第二驱动芯片U6的管脚8、第二自举电容C3正极连接,第二自举电容C3负极与第二驱动芯片U6的管脚6、第三十限流电阻R30的一端连接;第二驱动芯片U6的管脚2连接上管输入信号AU-端,管脚3连接下管输入信号AD-;第二驱动芯片U6的管脚7与第二十九限流电阻R29的一端连接,第二十九限流电阻R29的另一端第三十限流电阻R30的另一端连接;所述第二驱动芯片U6的管脚5与第三十一限流电阻R31的一端连接,第三十一限流电阻R31的另一端与第三十二限流电阻R32的一端连接;
B+相半桥驱动电路包括四个电阻、两个电容、一个二极管和一个驱动芯片;第三驱动芯片U7的管脚1分别与第五滤波电容C5正极、第三二极管D3阳极连接并接12V模拟电源,第五滤波电容C5负极和第三驱动芯片U7的管脚4连接并接地,第三二极管D3阴极与第三驱动芯片U7的管脚8、第三自举电容C6正极连接,第三自举电容C6负极与第三驱动芯片U7的管脚6、第三十四限流电阻R34的一端连接;第三驱动芯片U7的管脚2连接上管输入信号BU+端,管脚3连接下管输入信号BD+端;第三驱动芯片U7的管脚7与第三十三限流电阻R33的一端连接,第三十三限流电阻R33的另一端第三十四限流电阻R34的另一端连接;所述第三驱动芯片U7的管脚5与第三十五限流电阻R35的一端连接,第三十五限流电阻R35的另一端与第三十六限流电阻R36的一端连接;
B-相半桥驱动电路包括四个电阻、两个电容、一个二极管和一个驱动芯片;第四驱动芯片U8的管脚1分别与第八滤波电容C8正极、第四二极管D4阳极连接并接12V模拟电源,第八滤波电容C8负极和第四驱动芯片U8的管脚4连接并接地,第四二极管D4阴极与第四驱动芯片U8的管脚8、第四自举电容C7正极连接,第四自举电容C7负极与第四驱动芯片U8的管脚6、第三十八限流电阻R38的一端连接;第四驱动芯片U8的管脚2连接上管输入信号BU-端,管脚3连接下管输入信号BD-端;第四驱动芯片U8的管脚7与第三十七限流电阻R37的一端连接,第三十七限流电阻R37的另一端第三十八限流电阻R38的另一端连接;所述第四驱动芯片U8的管脚5与第三十九限流电阻R39的一端连接,第三十九限流电阻R39的另一端与第四十限流电阻R40的一端连接;
A相MOS管电路模块包括四个MOS管,第一MOS管MOS1的D端与第二MOS管MOS2的D端连接并接24V模拟电源,第一MOS管MOS1的G端与A+相半桥驱动电路中的第二十五限流电阻R25的另一端、第二十六限流电阻R26的另一端连接,第一MOS管MOS1的S端与第三MOS管MOS3的D端连接并与A+相半桥驱动电路中第一驱动芯片U5管脚6、第一自举电容C2的负极、第二十六限流电阻R26的一端连接并作为两相四线步进电机的Motor_A+的信号输入端,第三MOS管MOS3的S端与第四MOS管MOS4的S端、A+相半桥驱动电路中第二十八限流电阻R28的另一端、A-相半桥驱动电路中第三十二限流电阻R32的另一端连接并接地,第三MOS管MOS3的G端与A+相半桥驱动电路中的第二十七限流电阻R27的另一端、第二十八限流电阻R28的一端连接,第二MOS管MOS2的G端与A-相半桥驱动电路中第二十九限流电阻R29的另一端、第三十限流电阻R30的另一端连接,第二MOS管MOS2的S端与第四MOS管MOS4的D端、A-相半桥驱动电路中第三十限流电阻R30的一端、第二驱动芯片U6的管脚6连接并作为两相四线步进电机的Motor_A-的信号输入端;第四MOS管MOS4的G端与A-相半桥驱动电路中第三十一限流电阻R31的另一端、第三十二限流电阻R32的一端连接;
B相MOS管电路模块包括四个MOS管,第五MOS管MOS5的D端与第六MOS管MOS6的D端连接并接24V模拟电源,第五MOS管MOS5的G端与B+相半桥驱动电路中的第三十三限流电阻R33的另一端、第三十四限流电阻R34的另一端连接,第五MOS管MOS5的S端与第七MOS管MOS7的D端连接并与B+相半桥驱动电路中第三驱动芯片U7管脚6、第三自举电容C6的负极、第三十四限流电阻R34的一端连接并作为两相四线步进电机的Motor_B+的信号输入端,第七MOS管MOS7的S端与第八MOS管MOS8的S端、B+相半桥驱动电路中第三十六限流电阻R36的另一端、B-相半桥驱动电路中第四十限流电阻R40的另一端连接并接地,第七MOS管MOS7的G端与B+相半桥驱动电路中的第三十五限流电阻R35的另一端、第三十六限流电阻R36的一端连接,第六MOS管MOS6的G端与B-相半桥驱动电路中第三十七限流电阻R37的另一端、第三十八限流电阻R38的另一端连接,第六MOS管MOS6的S端与第八MOS管MOS8的D端、B-相半桥驱动电路中第三十八限流电阻R38的一端、第四驱动芯片U8的管脚6连接并作为两相四线步进电机的Motor_B-的信号输入端;第八MOS管MOS8的G端与B-相半桥驱动电路中第三十九限流电阻R39的另一端、第四十限流电阻R40的一端连接。
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