作者：Bill Schweber, Mouser Electronics 步進電機和驅(qū)動器的關(guān)鍵參數(shù) 設(shè)計人員通常首先通過匹配潛在電機的負(fù)載來查看他們的電機需求，再回過頭來找到具備恰當(dāng)特性、功能和功率的驅(qū)動器，以同時匹配應(yīng)用需求和所選電機。盡管電子參數(shù)和機械參數(shù)表面上相互獨立，但兩者密切相關(guān)。 機械因素包括：步進角，電機尺寸和重量以及安裝方式。業(yè)界已建立了許多尺寸和安裝配置的標(biāo)準(zhǔn)，所以采用相同安裝配置的不同供應(yīng)商的產(chǎn)品可以作為第二選擇或備選產(chǎn)品（圖8）。其它機械因素還包括寬容度以及轉(zhuǎn)子的軸向/徑向參數(shù)。重要的一個機械規(guī)格是轉(zhuǎn)子的慣量（通常在小型電機中使用盎司每平方英寸或克每平方厘米來指定），因為它是決定最大驅(qū)動時電機可以加速或減速程度的主要因素。 圖7： Applied Motion Products公司的HT17-268D步進電機是一款代表產(chǎn)品，它具備工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NEMA17指定的框架和安裝孔。主要規(guī)格包括1.8?步進角，1.34 安 /磁極電流，31.2盎司每英寸的最小持有扭矩以及5.38盎司每平方英寸的轉(zhuǎn)子慣量。 （來源：貿(mào)澤電子） 供應(yīng)商還提供了其它一些參數(shù)，如額定滿載電流時的最大扭矩，轉(zhuǎn)矩相對速度的曲線以及零轉(zhuǎn)速的保持轉(zhuǎn)矩。電磁線圈的機械設(shè)計確定了線圈的直流電阻和電感，它們是電機呈現(xiàn)給電驅(qū)動器的負(fù)載。反過來，這些參數(shù)又都涉及到電機驅(qū)動的電流和電壓需求。 驅(qū)動器顯示步進電機的易用性 IC供應(yīng)商已經(jīng)使驅(qū)動步進電機的工作相對簡單。步進電機驅(qū)動器IC提供了用于直接連接到較小電機所需的定時，波形整形，電流驅(qū)動，嵌入式算法，線圈驅(qū)動FET和保護電路（過熱，過流和開路）。也可能包括開關(guān)較大電機需要的外部FET的驅(qū)動電路，因為此時集成的單芯片方案是不可行的。（注：術(shù)語“驅(qū)動器”定義并不明確，并且必須結(jié)合上下文理解。它可以指直接控制馬達的一個MOSFET;它可以是一個MOSFET的驅(qū)動功能塊，這一功能塊有時被稱為預(yù)驅(qū)動器，即反過來開關(guān)控制電機的MOSFET;或者它可以是一個帶電源電路、波形控制和I / O的完整電機驅(qū)動）。 使用外部MOSFET步進驅(qū)動器的一個示例是德州儀器（圖8）的雙極步進驅(qū)動器DRV8711。它與主機微控制器的IC接口是通過SPI端口實現(xiàn)的，這一接口可以為DRV8711提供高層次的定義以及電機配置、步進模式、256微步進操作、MOSFET驅(qū)動電流以及其它參數(shù)等選項。它由單電源供電，操作電壓從8到52伏，通過H橋結(jié)構(gòu)來驅(qū)動外部MOSFET電路。它重要的保護特性包括，通過基于反電動勢的失速檢測和通知、過熱保護以及過流關(guān)斷。 圖8：德州儀器（TI）的DRV8711雙極步進電機驅(qū)動器通過SPI總線來執(zhí)行整體轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)了不同的步進驅(qū)動和性能配置文件，然后驅(qū)動外部MOSFET來切換電機磁極。 （來源：德州儀器） 幾乎所有的電機控制供應(yīng)商提供全打包方案，包括參考設(shè)計和評估板。 安森美半導(dǎo)體的LV8714TAGEVK（圖10）允許其LV8714TA步進驅(qū)動器來實驗這些設(shè)備，并且在需要時，潛在用戶通過提供的Gerber文件、BOM信息和代碼模塊將這些設(shè)備集成到它們的設(shè)計中。LV8714TA是一個雙步進驅(qū)動器，其工作電壓從4至16.5V，包括帶有功率FET的四個H橋通道，以直接驅(qū)動兩個獨立的步進電機，有這樣需求的應(yīng)用包括掃描器、銷售點的打印機和視頻PZT支架。在不使用時，它自動進入極低功耗模式，然后迅速喚醒并執(zhí)行動作指令。該套件包括基于PC的開發(fā)軟件，一個USB接口電纜，帶有所有相關(guān)組件的電路板以及兩個小型電機。 圖9：大多數(shù)電機控制廠商提供完整的設(shè)計支持，如安森美半導(dǎo)體的LV8714TAGEVK開發(fā)套件。安森美半導(dǎo)體為其LV8714TA電機驅(qū)動器IC提供自帶的完整電纜，參考設(shè)計，軟件和兩個小型電機。 （來源：安森美半導(dǎo)體） 一些設(shè)計人員不希望使用集成算法和控制的步進驅(qū)動器，而是在系統(tǒng)微處理器或微控制器中編寫他們自己的算法，然后將該處理器的數(shù)字輸出連接到基本功能的MOSFET驅(qū)動器。這是一個可行的策略，只要處理器有足夠的計算能力和時間，或者它對控制應(yīng)用進行了優(yōu)化。 如果OEM設(shè)計人員考慮這種方案，理解誰來提供駐留在處理器中的控制算法——具體是IC供應(yīng)商，第三方還是OEM——以及如何測試將至關(guān)重要。此外，嵌入式軟件必須能夠處理電機遇到的所有軟硬故障和特性。有些廠商甚至提供特殊版本的處理器，提供附加的完整性和可靠性的功能，以確保該電機相關(guān)的代碼在任何情況下都可以繼續(xù)運行。 對于僅含驅(qū)動器的產(chǎn)品，供應(yīng)處理器為中心方法的供應(yīng)商還提供完整的開發(fā)套件，包含可定制具體應(yīng)用所必需的軟件。許多廠商同時提供基于處理器和嵌入式驅(qū)動器的方案，因此，用戶可以同時評估這兩種方法，并判斷對于具體應(yīng)用需求和優(yōu)先級來說每種方法的相對表現(xiàn)。 貿(mào)澤電子微信號傳播技術(shù)干貨，發(fā)布文章均為獨家原創(chuàng)文章，轉(zhuǎn)載請注明如下信息： 出處：貿(mào)澤電子公共號 微信號：mouserelectronics? (mbbeetchina)