扫描器步进电机驱动电路设计范文

一、专用集成驱动芯片DRV8811步进电机驱动电路设计

专用步进电机集成驱动模块DRV8811由需求分析可知，设计两相步进电机驱动电路，采用恒流驱动方式，相驱动电流0.4～3A，且可调节。目前常用的专用集成步进电机驱动芯片TA8435由于其峰值电流只能达到2.5A，故不能满足相应的设计需求。在本文中，采用了德州仪器（TI）的高性能专用集成步进电机驱动芯片DRV8811设计步进电机的驱动电路。该芯片可以十分方便的为扫描器、打印机及其他一些自动化设备的运动执行单元—步进电机提供集成驱动方案，并且设计电路及其简单易行。

DRV8811步进电机专用集成驱动芯片，内部集成了两路H桥驱动电路，适用于两相步进电机的驱动，支持8V～38V输入电压，最宽温度范围为－60°～150°，输出电流峰值可达6A，完全满足设计的需求。DRV8811步进电路驱动电路设计在详细设计驱动电路之前，需要首先了解DRV8811的内部结构图，在此基础上才能完善设计。

电流检测—恒流斩波参数选择设计DRV8811的内部恒流斩波PWM模块中，采样电阻的输入经过了一个8倍的放大器。故参与比较的电压为采样电压的8倍。设步进电机定子绕组上的电流为CHOPI，ISENA和ISENB引脚外接的电阻阻值均为ISENR。第8引脚VREF外接电压为REFV，则当斩波电路实现恒流输出时，应用如下关系式。RCA和RCB两个引脚外接的电阻和电容决定了恒流斩波电路的PWM的脉冲周期，设该引脚外接的并联的电阻值为R，电容值为C，则PWM恒流斩波的周期为因此可以通过合理设置电阻R，电容C的值来设置PWM恒流斩波的周期。细分电路设计DRV8811集成步进电机驱动芯片可以十分方便的用来配置步进电机的细分方式。与细分方式相关的引脚为USM0，USM1——12，13。本设计中采用拨码开关硬件配置细分方式。

方向控制设计DRV8811有一个步进电机运行方向控制引脚DIR—3，该引脚电平状态不一样时对应的步进电机的旋转方向相反。根据需求分析可知，在设计时步进电机的运行方向可调，故本设计使用了一个切换开关来对步进电机的旋转方向进行切换。初始默认状态为顺时针旋转。同时增加了方向指示灯。步进电机启停切换及状态显示电路设计DRV8811有一个步进电机启停控制引脚RESETn—17，该引脚为低电平时，复位DRV8811，步进电机停止旋转；该引脚为高电平时，启动DRV8811，步进电机开始旋转。在电机运行时，用LED状态灯显示其运行状态。

脉冲信号输入电路DRV8811有一个步进电机电脉冲输入引脚Step—19，该引脚接控制器的脉冲输出。本设计中，需要调节主控制器的输出脉冲频率从100Hz～1000Hz可调，因此设计了4个输入按钮，分别用于输入脉冲频率的个位、十位、百位和千位。控制器的检测信号为s1—s4，按钮没有动作时，输入信号通过上来电阻被拉到高电平，当按钮有动作时，检测到输入变为低电平，从而对应相应的动作。每次按钮动作，对应的位加1，程序设计最高显示至1000。DRV8811主电路设计步进电机驱动器芯片DRV8811的电路设计中RCA和RCB的外接并联电阻和电容值的乘积为恒流斩波电路的PWM输出脉冲频率。可调电阻R即用来设定步进电机定子绕组上的电流，从而达到了设计需求中的电流可调的要求，另一个作用是作为电流检测电路的采样电阻，用来实现步进电机定子绕组的恒流。驱动总电路设计结合以上分析，控制采用AT89S52。

二、总结与展望

总结本文所做的主要研究工作和取得的成果总结如下：（1）在阐述了步进电机的概况基础上，结合课题的需求，提出了开发某型扫描器的步进电机的驱动电路的项目设计目标；（2）根据需求分析，完成了采用专用集成步进电机驱动芯片来完成步进电机驱动电路的设计，采用专用集成步进电机驱动芯片设计步进电机驱动电路更简单易行。

三、展望

尽管本文成功开发了某型扫描器步进电机的驱动电路设计，但是由于时间限制和经验有限，仍有需要进一步完善的方向，列举如下：（1）设计的某型扫描器步进电机驱动电路的电流较小，只能应用于小功率的步进电机场合，如何完善系统系统可驱动中、大功率的步进电机系统；（2）设计的某型扫描器步进电机驱动电路的输出脉冲频率为100Hz～1000Hz，如果需要提高此频率，需要改进哪些关键。

作者：张大威 毛林 单位：沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司钣焊加工厂技术科 沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司燃气轮机分公司研发中心