[实用新型]微步进低噪声步进电机驱动控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种步进电机驱动控制器，该步进电机可应用在视频镜头驱动如照相机、摄像机，也可用于其它电机领域，如无人机控制云台，小型打印机等。

背景技术

现有技术中，步进电机的控制方法基本上采用恒流模式，其基本原理是，开关管、电机的电流通过采样电阻，得到采样电压，该采样电压反馈到比较器与基准电压比较，当电流过大时比较器翻转，关断输出开关管，此时输出电流衰减，经过固定衰减时间后，再重新打开输出开关管，电流增加直到比较器翻转。芯片不停的打开关闭开关管，构成PWM脉宽调制控制。通过改变比较器的基准电压，就可以控制电流变化；而且现有技术中，最大步进细分至多做到32细分；该电路的缺点是发热明显、振动引起的噪音较大、步进精度不高。

实用新型内容

本实用新型根据以上不足，提供了一种微步进低噪声步进电机驱动控制器，该控制器采用恒压模式，内置微步进256细分器对两相四线步进电机进行精确控制，同时，针对步进电机的物理缺陷，控制器可以对步进电机的两相电流的幅度与相对相位进行补偿，噪声性能进一步提高。

本实用新型的技术方案是：

一种微步进低噪声步进电机驱动控制器，其特征是，包括：

步进电机设置控制寄存器，其通过SPI串行总线与外部设备连接，SPI串行总线还连接到电机使能信号，电机使能信号连接到外部设备；

延时器，数据输入端连接到步进电机设置控制寄存器，用于接收电机开始转动的延时时间信息，控制端连接电机使能信号，延时器延迟期间可以通过spi写入步进电机设置控制寄存器，延时结束后电机开始转动；

转动计数器，数据输入端连接到步进电机设置控制寄存器，用于接收电机转动步数设定信息，控制端连接电机使能信号，计数结束后产生电机转动结束信号；

细分逻辑控制，数据输入端连接到步进电机设置控制寄存器，用于接收步进电机微步进的细分设定信息，控制端Con1连接到延时器的输出端，控制端Con2接转动计数器的输出，细分逻辑控制实现了两个功能：一是处理电机的转动开始结束逻辑，二是设定了微步进的细分模式，如当需要步进精度高时可以选择256细分微步进模式，当需要速度快时可以选择64细分微步进模式；

细分分频器，数据输入端连接到步进电机设置控制寄存器，用于接收转动频率设定信息；

Sin累加器，数据输入端分别连接细分逻辑控制和细分分频器的输出端，控制端连接到步进电机设置控制寄存器，控制端提供Sin累加器加或减信号，Sin累加器是特殊的计数器，通过在不同的时间段进行+3、+2、+1、+0或者-1、-2、-3的计算，可以输出数字的正弦波，控制sin路电流变化；

Cos累加器，数据输入端分别连接细分逻辑控制和细分分频器的输出端，控制端连接到步进电机设置控制寄存器，控制端提供Cos累加器加或减信号，Cos累加器是特殊的计数器，通过在不同的时间段进行-0、-1、-2、-3或者+3、+2、+1的计算，可以输出数字的余弦波，控制cos路电流变化；

Sin-PWM脉宽调制器，输入端连接到Sin累加器的输出端，Sin-PWM脉宽调制器的控制端连接到步进电机设置控制寄存器，控制端提供脉宽调制的幅度信号，即最大占空比，时钟端接PWM分频器的输出，Sin-PWM脉宽调制器对sin累计器的输出信号Sin-out进行PWM调制，调制深度由步进电机设置控制寄存器设定；

Cos-PWM脉宽调制器，输入端连接到Cos累加器的输出端，Cos-PWM脉宽调制器的控制端连接到步进电机设置控制寄存器，控制端提供脉宽调制的幅度信号，即最大占空比；时钟端接PWM分频器的输出，一般电机控制中，两相电流的幅度相等，此时电机运行平稳，但是电机的两相绕组结构是有差异，并非完全对称，此实用新型中，Sin-PWM与Cos-PWM的幅度可以分别设置，通过设置寄存器，针对特定电机的机械不对称性进行补偿，电机运行更加平稳。

PWM分频器，输入端连接时钟模块，控制端连接到步进电机设置控制寄存器，控制PWM的斩波频率。

Sin控制逻辑，起开关作用，输入端连接到Sin-PWM脉宽调制器的输出端，Sin控制逻辑的控制端连接到步进电机设置控制寄存器，控制端提供刹车信号、关断信号，刹车态时输出H桥的两个上臂桥MOS管开启，下臂桥两个MOS管关闭，关断态时H桥的四个下臂桥均关闭；

Cos控制逻辑，起开关作用,输入端连接到Cos-PWM脉宽调制器的输出端，Cos控制逻辑的控制端连接到步进电机设置控制寄存器，控制端提供刹车信号、关断信号；