[发明专利]一种基于TB6560的步进电机驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种步进电机驱动电路，尤其是一种基于TB6560的步进电机驱动电路。

背景技术

在大多数机器人和自动化工程设计中，各种各样步进电机都被广泛应用来得到需要的运动姿态。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。驱动器接收到一个脉冲信号后，驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。首先，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；其次，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。步进电机备受人们青睐是应为它不需要繁杂的维护并能在苛刻的环境中运行。步进电机及其驱动器的选择要根据具体应用中需要的效果来决定。

目前，步进电机具有惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点，步进电机备受人们青睐是应为它不需要繁杂的维护并能在苛刻的环境中运行。在机电一体化产品中应用广泛，常用作定位控制和定速控制。步进电机及其驱动器的选择要根据具体应用中需要的效果来决定。步进电机驱动电路常用的芯片有L297和L298组合应用、3977、8435等，这些芯片一般单相驱动电流在2A左右，无法驱动更大功率电机，限制了其应用范围。

发明内容

为解决上述问题，本发明设计了一种基于TB6560的步进电机驱动电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于TB6560的步进电机驱动电路主要包括3部分电路：控制信号隔离电路、主电路和自动半流电路。

所述控制信号隔离电路中，步进电机控制信号有3个(CLK、CW、ENABLE)，分别控制电机的转角和速度、电机正反方向以及使能，均须用光耦隔离后与芯片连接。选用2片6N137高速光耦隔离CLK、CW，其信号传输速率可达到10MHz，1片TLP521普通光耦隔离ENABLE信号。应用时注意：光耦的同向和反向输出接法；光耦的前向和后向电源应该是单独隔离电源。

所述步进电机主电路包括驱动电路和逻辑控制电路。所述驱动电路电源采用28V，电压范围为4.5～40V，通过提高驱动电压增大电机在高频范围转矩的输出。VMB、VMA为步进电机驱动电源引脚，接入瓷片去耦电容和电解电容稳压。OUTAP、OUTAM、OUTBP、OUTBM引脚分别为电机2相输出接口，NFA、NFB分别为电机A、B相最大驱动电流定义引脚，最大电流计算公式为I_OUT(A)=0.5(V)/R_NF(Ω)。

所述逻辑控制电路电源为5V，VDD为逻辑电源引脚，接入去耦电容和旁路电容减小干扰噪声；M0、PROTECT为工作状态和过流保护指示灯；低电平有效；OSC所接电容的大小决定斩波器频率，推荐100～1000pF，斩波频率为400～44kHz；M2、M1为细分设置引脚，外接拨码开关可设定不同的细分值，如整步、半步、1/8细分、1/16细分。

所述自动半流电路是TB6560的TQ2和TQ1引脚电平在电机工作时设置为电流输出最大，在电机不工作时电流减半甚至更小，用NFA、NFB定义最大输出电流后，通过TQ2和TQ1设置电流比率输出，设为00、01、10、11时，输出的电流分别为最大电流的100%、75%、50%、25%。改变电机的驱动电流，也就改变了电机输出扭矩的大小。自动半流电路选用可重复触发的单稳态电路芯片74CH123，用电机的驱动脉冲CLK作为单稳态电路的触发脉冲。单稳态电路的反向输出接TQ2引脚，电机驱动脉冲持续时TQ2一直保持低电平，无驱动脉冲时保持高电平。

本发明的有益效果是：基于TB6560的步进电机驱动电路采用光耦隔离后与芯片连接，防止了电机干扰和损害接口板电路，对控制信号进行整形；通过电流衰减模式的设置减小甚至消除噪声；通过自动半流电路减小电机发热，减少了铜损和铁损。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是用步进电机控制信号隔离电路。

图2是步进电机主电路。

图中，1-跳线1；2-跳线2；3-跳线3。

具体实施方式

在图1中，所述控制信号隔离电路中，步进电机控制信号有3个(CLK、CW、ENABLE)，分别控制电机的转角和速度、电机正反方向以及使能，均须用光耦隔离后与芯片连接。选用2片6N137高速光耦隔离CLK、CW，其信号传输速率可达到10MHz，1片TLP521普通光耦隔离ENABLE信号。应用时注意：光耦的同向和反向输出接法；光耦的前向和后向电源应该是单独隔离电源。

在图2中，所述步进电机主电路包括驱动电路和逻辑控制电路。所述驱动电路电源采用28V，电压范围为4.5～40V，通过提高驱动电压增大电机在高频范围转矩的输出。VMB、VMA为步进电机驱动电源引脚，接入瓷片去耦电容和电解电容稳压。OUTAP、OUTAM、OUTBP、OUTBM引脚分别为电机2相输出接口，NFA、NFB分别为电机A、B相最大驱动电流定义引脚，最大电流计算公式为I_OUT(A)=0.5(V)/R_NF(Ω)。若预先定义电机每相的最大驱动电流为2.5A，取RNF=0.2Ψ，则PGNDA、PGNDB、SGND分别为电机A、B相驱动引脚地和逻辑电源地。所述逻辑控制电路电源为5V，VDD为逻辑电源引脚，接入去耦电容和旁路电容减小干扰噪声；M0、PROTECT为工作状态和过流保护指示灯；RESET为芯片复位脚，低电平有效；OSC所接电容的大小决定了斩波器频率，推荐100～1000pF，斩波频率为400～44kHz；M2、M1为细分设置引脚，外接拨码开关可设定不同的细分值，如整步、半步、1/8细分、1/16细分。所述自动半流电路是TB6560的TQ2和TQ1引脚电平在电机工作时设置为电流输出最大，在电机不工作时电流减半甚至更小，用NFA、NFB定义最大输出电流后，通过TQ2和TQ1设置电流比率输出，设为00、01、10、11时，输出的电流分别为最大电流的100%、75%、50%、25%。改变电机的驱动电流，也就改变了电机输出扭矩的大小。自动半流电路选用可重复触发的单稳态电路芯片74CH123，用电机的驱动脉冲CLK作为单稳态电路的触发脉冲。单稳态电路的反向输出接TQ2引脚，电机驱动脉冲持续时TQ2一直保持低电平，无驱动脉冲时保持高电平。