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标题: 汽车动力系统之微步步进电机驱动器技术性分析 [打印本页]

作者: 我是MT 时间: 2015-5-13 00:08 标题: 汽车动力系统之微步步进电机驱动器技术性分析

[导读] 微步步进电机驱动器的主要作用是提高步进电机的精确率，然而随着技术的发展，微步步进电机驱动器还能实时进行停转检测计算，并根据不同条件来调节检测等级。更有甚者，可以实现静音驱动。在汽车动力系统中，微步步进驱动器已成为不可缺少的一环。
关键词：微步步进电机驱动器 TI

　　微步步进电机驱动器的主要作用是提高步进电机的精确率，然而随着技术的发展，微步步进电机驱动器还能实时进行停转检测计算，并根据不同条件来调节检测等级。更有甚者，可以实现静音驱动。在汽车动力系统中，微步步进驱动器已成为不可缺少的一环。
　　两大微步步进驱动器性能PK
　　1.带转换器的微步驱动器A4983
　　A4983是带转换器的 DMOS 微步驱动器，它具有低 RDS（ON）输出的优点，可以自驱电流衰减模式检测/选择，混合与慢电流衰减模式，对低功率耗散同步整流，内部 UVLO，并且可以进行交叉电流保护。兼容逻辑电源3.3～5V，超薄 QFN 封装，具有过热关机电路。

　　带转换器的微步驱动器A4983

　　A4983 是一款完全的微步电动机驱动器，带有内置转换器，易于操作。该产品可在全、半、1/4、1/8 及 1/16 步进模式时操作双极步进电动机，输出驱动性能可达 35 V 及 ±2 安培。A4983 包括一个固定关断时间电流稳压器，该稳压器可在慢或混合衰减模式下工作。
　　转换器是 A4983 易于实施的关键。只要在“步进”输入中输入一个脉冲，即可驱动电动机产生微步。该程序中没有相位顺序表、高频率控制行或复杂的界面。A4983 界面非常适合复杂的微处理器不可用或过载的应用。
　　A4983 内的斩波控制可自动选择电流衰减模式（慢或混合）。当一个信号出现在“步进”输入引脚处，A4983 会确定该步进是否会在每个电动机相位中产生较高或较低的电流。如果电荷产生较高的电流，则将该衰减模式设置为“慢”衰减。如果电荷产生较低的电流，则电流衰减设置成“混合”（开始对周期达到固定关断时间的 31.25% 设置为快速衰减，然后将截止剩余周期设置为慢衰减。）此电流衰减控制方案能减少可听到的电动机噪音、增加步进精确度并减少功耗。
　　2. 带过流保护的微步驱动器A4988
　　A4988是带转换器和过流保护的 DMOS 微步驱动器。它具有低 RDS（开）输出的优点，可以自动电流衰减模式检测/选择，混合与慢电流衰减模式，对低功率耗散同步整流，内部 UVLO，交叉电流保护。兼容逻辑电源3.3～5V，有过热关机电路，接地短路保护，加载短路保护。同时有五个可选的步进模式：全、 1/2、1/4、1/8 及 1/16。

　　带过流保护的微步驱动器A4988

　　A4988 是一款完全的微步电动机驱动器，带有内置转换器，易于操作。该产品可在全、半、1/4、1/8 及 1/16 步进模式时操作双极步进电动机，输出驱动性能可达 35 V 及 ±2A。A4988 包括一个固定关断时间电流稳压器，该稳压器可在慢或混合衰减模式下工作。
　　转换器是 A4988 易于实施的关键。只要在“步进”输入中输入一个脉冲，即可驱动电动机产生微步。无须进行相位顺序表、高频率控制行或复杂的界面编程。A4988 界面非常适合复杂的微处理器不可用或过载的应用。
　　在微步运行时，A4988 内的斩波控制可自动选择电流衰减模式（慢或混合）。在混合衰减模式下，该器件初始设置为在部分固定停机时间内快速衰减，然后在余下的停机时间慢速衰减。混合衰减电流控制方案能减少可听到的电动机噪音、增加步进精确度并减少功耗。
　　提供内部同步整流控制电路，以改善脉宽调制（PWM）操作时的功率消耗。内部电路保护包括：带滞后的过热关机、欠压锁定（UVLO）及交叉电流保护。不需要特别的通电排序。
　　TI的集成型步进电机前置驱动器
　　该步进电机驱动器DRV8711支持同类最佳片上微步进分度器的高度可配置性，以及失速检测与可便捷高效调节任何电机的高级电流调节功能。外部 MOSFET 可控制步进电机，支持最低热耗散以及比性能最接近同类竞争产品高 20% 的可扩展输出电流，允许设计人员自定义其设计。这款步进电机前置驱动器还适用于各种工业应用，包括纺织机械、视频安全监控、ATM 机、机器人、办公自动化设备以及舞台照明等。

　　DRV8711实物图

　　DRV8711可自定义的驱动器级：栅极驱动器支持每 400mA 汲极电流下高达 200mA 的源极电流，并支持可调压摆率、空载时间与导通时间，可充分满足应用需求。该器件可驱动支持内建充电泵的外部 N 通道 MOSFET，从而可提供更多设计选项以及更低成本的解决方案。其流畅的运动曲线可实现更高的性能：采用支持达 1/256 微步进性能的集成型微步进分度器驱动步进电机。此外，DRV8711自适应消隐时间与各种电流衰减模式（包括慢、快、混合与自动混合衰减）可实现流畅的运动曲线，从而可优化电机性能。设计人员既可通过内部失速检测特性轻松检测失速情况，也可通过处理可选反电动势（BEMF）输出来检测失速情况，并通过外部控制器采取纠正措施。这可帮助设计人员最大限度降低电机失速干扰；
　　除了以上特性外，DRV8711还具有易用性与高度可配置性。SPI 接口允许客户对输出电流、微步进模式、电流衰减模式以及失速检测功能进行编程，与同类器件相比，可降低系统复杂性，更加简化设计。DRV8711 针对电机过流、前置驱动器过流、过温以及欠压故障情况的保护功能可支持系统保护，并可实现高度的系统可靠性与稳健性。
　 延伸阅读：步进电机微步原理
　　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。

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