如何选择合适的步进电机驱动IC

本文讨论了集成电路的特点和功能，以简化控制步进电机的任务。

在前一篇文章中，我们探讨了控制一个典型(即刷)的问题。直流电机采用集成电路．这些设备提供的功能使得围绕拉丝直流电机构建的高性能系统更容易实现，对于可以驱动的集成电路也是如此步进电机．

快速回顾:如何控制步进电机

一个典型的永磁步进电机有两个绕组。如果系统使用双极驱动器，则通过施加特定的正向和反向电流通过两个绕组来实现旋转。因此，双极驱动需要每个绕组有一个H桥。单极驱动使用四个独立的驱动器，这些驱动器不需要能够在两个方向施加电流:绕组的中心作为单独的电机连接提供，每个驱动器提供电流从绕组的中心流向绕组的末端。与每个驱动器相关联的电流总是朝着同一个方向流动。

双极驱动(左边)和单极驱动(右边)。单极系统中电流的方向表明每个绕组的中心与电机的供电电压相连。

用于步进控制的通用ICs

首先要记住的是，用于基本电机控制功能的集成电路——甚至是用于基本驱动功能的集成电路——可以用于步进电机。你不需要一个IC是专门标记或作为一个步进控制设备销售。如果你使用双极驱动，每个步进电机需要两个H桥;如果你采用的是单极的方法，你需要四个驱动为一个电机，但每个驱动可以是一个晶体管，因为你所做的只是打开和关闭电流，而不是改变它的方向。

德克萨斯州仪器公司的DRV8803是“通用IC”类别的一个例子。该设备被描述为“任何低侧开关应用的驱动解决方案”。

图表取自DRV8803数据表．

有了这样的装置，步进电机绕组的中心与电源电压相连，绕组通过打开低端的晶体管来通电，这样电流就可以从电源流过，通过一半的绕组，通过晶体管，到达地。

如果您已经拥有或有使用合适的驱动程序的经验，那么通用ic方法是很方便的——您可以通过重用旧的部件节省几美元，或者您可以通过将已知和验证过的部件集成到步进控制器中来节省时间(并减少设计错误的可能性)示意图．缺点是，更复杂的IC可以提供增强的功能，并确保更简单的设计任务，这就是为什么我更喜欢具有额外功能的步进驱动器。

功能齐全的步进驱动

高度集成的步进电机控制器可以大大减少涉及高性能步进电机应用的设计工作量。想到的第一个有益的特性是自动的步骤模式生成—例如。，将直接的电机控制输入信号转换成所需的步长模式的能力。

让我们以意法半导体公司的L6208为例。雷竞技最新app

图表取自L6208数据表．

代替逻辑输入，直接控制应用到电机绕组的电流，L6208具有

• 可以在半步和全步之间选择的别针，
• 设置旋转方向的大头针，
• 和一个“时钟”输入引脚，使内部电机控制状态机在响应上升边缘时前进一步。

这个接口远比实际应用到连接到线圈的晶体管上的开/关顺序更直观(下面给出了一个例子)。

这是双极步进电机控制的全步模式。“A”和“B”是指两个绕组，“Q”列表示控制绕组电流的晶体管的状态。表来自这个程序注意由Silicon Labs发布。

微步

顾名思义，微步进使步进电机执行一个明显小于一步的旋转。这可能是1/4步或者1/256步，或者介于两者之间。微步进可以实现更高分辨率的电机定位，也可以实现更平稳的旋转。在某些应用程序中，微步是完全不必要的。然而，如果您的系统可能受益于极其精确的定位，平滑的旋转，或减少机械噪音，您应该考虑一个驱动IC具有微步进能力。

来自Trinamic的TMC2202是一个微型步进电机控制器的例子。

图表取自TMC2202数据表．

步长可以小到全步的1/32，然后有一些插值功能，提供“完全256微步平滑”。这个芯片还可以让你了解步进驱动器有多复杂——它有一个UART控制和诊断接口，专门的驱动算法，改善停滞和低速运行，以及其他各种东西，你可以在该部分的81页阅读数据表．

结论

如果你有一个微控制器来生成步进模式，并且有足够的时间和动机来编写可靠的代码，你就可以用离散的fet来控制步进电机。然而，在几乎所有的情况下，最好使用某种类型的IC，因为有这么多的设备和功能可供选择，您应该不难找到一个很好的适合您的应用程序的部件。