圖5:MP6500電路框圖。
MP6500最大驅動電流峰值為2.5A(具體取決于封裝和PCB設計);電源電壓范圍從4.5V至35V。 支持整步,半步,四分之一步,八分之一步驅動模式。不需要外部電流檢測電阻,只需要一個接地的小型、低功耗電阻去設定繞組電流峰值。
內部電流檢測依賴于精準的功率管及相關電路的匹配設計,可以保證始終準確采樣繞組電流,從而提高步進電機的運行質量。
通常情況下, MP6500工作在慢衰減模式下。然而,當一個固定關斷時間結束,慢衰減結束后,如果當前繞組電流仍高于預期水平,快衰減模式會被開啟以用來迅速減小驅動電流到所需值。 這種混合控制模式,使得驅動電流快速下降到零,同時又保證平均電流盡量接近設定值。 當step跳變時,快衰減就被采用使得當前電流迅速被調整到零,如圖6所示。
![](/member/kindeditor/attached/image/20180423/20180423085737_33023.png)
圖6:MP6500的自動衰減模式(step跳變時)。
如果電源電壓高,電感值低,或所需的峰值電流幅值很低,電流很有可能高于設定值。由于blanking time,每個PWM周期都會有一個最小導通時間,此時許多傳統的步進電機驅動器無法控制繞組電流。如果發生這種情況,MP6500會不斷采用快衰退模式來保證繞組電流一直不超過設定值(見圖7)。
![](/member/kindeditor/attached/image/20180423/20180423085753_58710.png)
圖7: MP6500的自動衰減模式(低電流情況下)。
這種自適應衰減模式與只使用慢衰減模式相比,平均電流的變化比較小。由于快速衰減模式只用來控制驅動電流低于設定值,誤差比在整個PWM關斷時間采用快衰減模式要小的多。
這種控制方法的優點是,對于不同的電機和電源電壓,用戶不需要做任何系統調整,衰減模式是完全自動調整的。 而傳統的步進電機驅動,對于不同應用,必須調整衰減模式甚至PWM關斷時間,以得到最好的運行質量。
使用了這種電流調節方法,MP6500可以確保整個周期的平均繞組電流都準確穩定(見圖8),明顯改善了電機的運行質量。
![](/member/kindeditor/attached/image/20180423/20180423085818_42192.png)
圖8:MP6500輸出電流波形
電機運行質量測量
步進電機的運行質量,往往很難準確的量化評估。通常,靠人的眼睛,耳朵,手來判斷相對位置,噪聲和振動的情況。這些方法都很難精確測量每個細分段的位置精度。一個步距角1.8°步進電機,每八分之一步對應的旋轉角度為0.225°,非常小。 在電機運動時,比較容易的測試方法是時域測量, 定位誤差會轉化為速度的變化。速度隨時間的變化可以用示波器測量出來。為了實現這些測量,測試設備需要一個高分辨率的光學編碼器和與步進電機支架組裝在一起的磁粉制動器。
步進電機選用的是一個用于小型工業設備或3D打印機的XY位移平臺的典型電機:1.8°步距角NEMA 23步進電機,電感量為2.5mh,額定電流2.8A。
要進行運行質量測量,還需要一個頻率電壓轉換器(Coco Research KAZ-723)去處理光電編碼器的輸出信號,轉化為電壓信號后就可以在示波器和頻譜分析儀上分析處理。這個電壓信號實時代表了不斷更新的電機轉速。
測試設備如圖9,圖10所示。
![](/member/kindeditor/attached/image/20180423/20180423085838_11279.png)
圖9:電機試驗臺。
![](/member/kindeditor/attached/image/20180423/20180423085844_10497.png)