基于STM32的双相步进电机细分驱动器设计

3.2 系统电源

驱动系统的电源由一个外部输入的24～48V的直流电源输入接线端，然后通过BUCK降压芯片至5 V为内部光耦、比较器和运放供电，然后将5 V通过LDO降至3.3 V给MCU供电，这样MCU能获得相对干净的电源。另一路外部电源经过电阻分压，产生一个15 V电源用于MOSFET驱动芯片IR2010的供电。

3.3 驱动电路

MOSFET驱动部分采用IR公司的IR2101S驱动芯片来驱动双H桥，从而靠双H桥来控制一个四线制步进电机。IR2101是IR公司生产的一款高性价比驱动器，使用方法非常简单，性价比高，能输出100～210 mA电流。IR2101驱动器可驱动一组功率管，整个功率电路需4片即可，这样不但节约制造成本，而且还提高系统稳定性。其驱动电路如图4所示。

3.4 电流检测和过流保护

本系统使用采样电阻来采集经过H桥(即电机的定子电流)。此处采样电阻阻值比较大时，会使电阻分压过大，造成H桥的低端电压高于地电压，影响系统的稳定性，而阻值太小又会使信号过小影响检测精度，所以本系统选用0.1Ω电阻作为采样电阻。然后经过LMV358放大后，成为0～3 V的电压信号，在经过一个跟随器后，进入MCU片上AD，进行数模转换，放大后的信号还连接一个比较器用于过流保护。

4 系统软件设计

系统软件主程序框图如图5和图6所示，图5为主程序软件框图，图6为ADC中断软件流程图。

主程序处于死循环状态，每次外部信号Enable后，就会锁存外部的控制频率，方向，限流值，细分度等信号，然后进行内部参数初始化，等待刷新定时器计时完毕后就开始按照计时中的ADC中断及定时器中断完成的参数计算进行调节位置和速度。

其中ADC在每个PWM的上升沿触发，采样两相电流进行处理，并且将其送给PI调节器调节PWM占空比，并且每次都会与限流值进行比较，一旦电流超过限流值，则自行执行脱机。这些程序在中断中完成，可以是系统更具有实时性。另外，每次走完一个阶梯的波形后，程序将触发timer3计数器，进行细分步数的计算，从而快的调整个周期的细分数。Timer3程序流程图如图7所示。

电机的细分步数为每次Enable之后方能调整，而细分值表则由计算好的正余弦参数存于MCU Flash中。

5 结论

本系统采用电流实时采样并进行PI调节，使两相混合式步进电机的恒转矩运行，真正达到了电流矢量不变控制，在测试中能够有效的降低低频振荡，并且，在16细分的状态下控制工作，大幅度的减小了噪声和阻尼振荡，是一种有效的控制步进电机的手段。