[发明专利]一种电流矢量恒幅控制的步进电机细分驱动装置

权利要求书

1.一种电流矢量恒幅控制的步进电机细分驱动装置，其特征在于，包括RS232接口电路、光耦隔离电路、LED指示电路、电压电流保护电路、细分驱动电源电路、主控单元、功率驱动电路、两相步进电机与电流检测调理电路，其中：

所述RS232接口电路、光耦隔离电路、LED指示电路、电压电流保护电路、细分驱动电源电路与电流检测调理电路，分别与主控单元连接；所述主控单元、功率驱动电路与两相步进电机依次连接，所述功率驱动电路与电流检测调理电路依次连接。

2.根据权利要求1所述的电流矢量恒幅控制的步进电机细分驱动装置，其特征在于，所述主控单元包括串口通讯接口SCI、片内增强型PWM模块、定点处理模块、片内增强型eCAP与片内AD采样保持电路，其中：

所述串口通讯接口SCI、片内增强型PWM模块、片内增强型eCAP与片内AD采样保持电路，分别与定点处理模块连接；

所述RS232接口电路与串口通讯接口SCI连接，所述电流检测调理电路与片内AD采样保持电路连接，所述片内增强型PWM模块与功率驱动电路连接；所述光耦隔离电路、LED指示电路、电压电流保护电路与细分驱动电源电路，分别与定点处理模块连接。

3.根据权利要求1或2所述的电流矢量恒幅控制的步进电机细分驱动装置，其特征在于，所述主控单元的型号为TMS320F28X。

4.根据权利要求1所述的电流矢量恒幅控制的步进电机细分驱动装置，其特征在于，所述电流检测调理电路包括+5V直流电源，2.5V直流电源，型号为AD623的集成单电源仪表放大器U1，型号为ACS712的电流传感器U2，电容C1、C2与C4，以及可调电阻R15；其中：

所述集成单电源仪表放大器U1的-RG端，经可调电阻R15与集成单电源仪表放大器U1的+RG端连接；-IN端接2.5V直流电源，+IN端为Bphase端，-VS端接地，+VS端接+5V直流电源，并经电容C1后接地，OUT端为Uad-IN端，REF端接地；

所述电流传感器U2的IP+端为ad0input端，IP-端为AGND端；VCC端接+5V电源，并经电容C4后接地；VIOUT端为Bphase端，filter端经电容C2后接地，GND端接地。

5.根据权利要求4所述的电流矢量恒幅控制的步进电机细分驱动装置，其特征在于，所述电压电流保护电路包括比较单元OP1、OP2、OP3与OP4，以及二极管；其中：

所述比较单元OP1的同相输入端为VCC端，比较单元OP3的同相输入端为VREF1端；比较单元OP1、比较单元OP2与比较单元OP3的输出端连接，并与二极管的阳极连接；比较单元OP2的同相输入端为VREF2端，反相输入端为VCC端；比较单元OP4的同相输入端为VREF3端，反相输入端为过流信号连接端，输出端为保护信号连接端、且与二极管的阴极连接。

6.根据权利要求1所述的电流矢量恒幅控制的步进电机细分驱动装置，其特征在于，所述细分驱动电源电路包括20-80V直流输入电源，开关电源电路，专用电源芯片，半桥驱动芯片，核心控制电路及其它外围电路与开关管；其中：

所述20-80V直流输入电源，分别与开关电源电路及半桥驱动芯片连接；所述开关电源电路，分别与专用电源芯片与半桥驱动芯片连接；所述专用电源芯片，与核心控制电路及其它外围电路连接。

7.根据权利要求5所述的电流矢量恒幅控制的步进电机细分驱动装置，其特征在于，所述功率驱动电路包括第一半桥驱动芯片、第二半桥驱动芯片、第一开关管、第二开关管、第三开关管与第四开关管，其中：

所述第一半桥驱动芯片的输入端为PWM信号连接端，第一输出端接第一开关管的输入端，第二输出端接第二开关管的输入端，第一开关管的输出端与第二开关管的输出端连接、且均为A+端；

所述第二半桥驱动芯片的输入端为PWM信号连接端，第一输出端接第三开关管的输入端，第二输出端接第四开关管的输入端；第三开关管的输出端与第四开关管的输出端连接、且均为A-端。

8.根据权利要求1所述的电流矢量恒幅控制的步进电机细分驱动装置，其特征在于，所述片内AD采样保持电路包括抗积分饱和PI调节单元。

9.根据权利要求8所述的电流矢量恒幅控制的步进电机细分驱动装置，其特征在于，所述抗积分饱和PI调节单元包括第一比较单元N1、第二比较单元N2、第三比较单元N3、第四比较单元N4、比例调节模块Kp、限幅模块、被控对象、积分控制模块Ki、Z变换模块Z^-1与微分调节模块Kd，其中：

所述第一比较单元N1的同相输入端为Y_kre端，输出端经比例调节模块Kp后与第二比较单元N2的第一同相输入端连接、并经积分控制模块Ki后与第三比较单元的第一同相输入端连接；所述第二比较单元N2的输出端，与限幅模块的输入端及第四比较单元N4的反相输入端UK连接；限幅模块的输出端，与被控对象的输入端及第四比较单元N4的同相输入端UK’连接；被控对象的输出端Y_k与第一比较单元N1的反相输入端连接；

所述Z变换模块Z^-1的输入端X_k与第三比较单元N3的输出端及第二比较单元N2的第二同相输入端连接，输出端X_k-1与第三比较单元N3的第二同相输入端连接；第四比较单元N4的输出端与微分调节模块Kd的输入端连接，微分调节模块Kd的输出端与第三比较单元N3的第三同相输入端连接。