本實用新型涉及步進驅動器領域，具體涉及一種步進電機驅動電路。

背景技術：

步進驅動器是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速和定位的目的。

步進電機驅動器廣泛應用于各自動化領域，對于步進電機驅動器的驅動電路要求也比較高，但是如今的步進電機驅動電路存在許多問題：1)開關電源設計復雜體積龐大；2）輸入信號只支持5V信號，若用12V或24V信號需要串接電阻，若不串接電阻會燒壞信號部分線路，使用不方便；3）芯片在電流采樣需要通過負壓處理，增加了多余步驟；4）在驅動H橋路容易導致上下臂MOS管直通。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是為了提供一種能保證步進電機驅動器的驅動電路穩(wěn)定抗干擾，使用方便，恒流效果好，設計簡單易實現(xiàn)的步進電機驅動電路。

本實用新型通過以下技術方案實現(xiàn)：一種步進電機驅動電路，包括輸入電源、細分撥碼開關、電流撥碼開關、信號輸入端、VREF調節(jié)模塊、輸入信號處理模塊、主控芯片、開關電源、H橋路模塊、電流采樣模塊、電流處理模塊；所述輸入電源連接至開關電源，所述開關電源分別連接至主控芯片和H橋路模塊，所述H橋路模塊通過電流采樣模塊到電流處理模塊，所述電流處理模塊與主控芯片相互連接；所述細分撥碼開關也連接至主控芯片，所述電流撥碼開關通過VREF調節(jié)模塊連接至主控芯片，所述信號輸入端通過輸入信號處理模塊連接至主控芯片；所述主控芯片包括細分處理模塊、模塊電路、SIN/COSINE信號發(fā)生器和DAC模塊；所述DAC模塊與模塊電路相互連接，所述SIN/COSINE信號發(fā)生器還與DAC模塊連接，所述模塊電路還分別與SIN/COSINE信號發(fā)生器和細分處理模塊連接；所述細分處理模塊連接至細分撥碼開關；所述模塊電路分別與VREF調節(jié)模塊和輸入信號處理模塊連接；所述DAC模塊與電流處理模塊相互連接；所述信號輸入端包括脈沖信號輸入端、方向信號輸入端和使能信號輸入端。

本實用新型通過在電路中設置輸入信號處理模塊用于兼容各種控制器的信號電壓；并設置包含有SIN/COSINE信號發(fā)生器的主控芯片，在負半周期將信號進行反轉，就使在進行電流采樣時無需進行負壓處理，并在H橋路模塊采用IR2101柵極驅動芯片驅動H橋路控制步進電機，還組成硬件死區(qū)電路用于防止上下臂MOS管直通，并采用第一轉換芯片調節(jié)電壓VRFA和VREFB給控制器作為電流調節(jié)參考，保證步進電機驅動器的驅動電路的功能性和適應性。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益之處在于：1）開關電源電路簡化設計，減小體積，降低成本；2）設置輸入信號處理模塊用于兼容各種控制器的信號電壓；3）設置包含有SIN/COSINE信號發(fā)生器的主控芯片，使信號進行反轉無需在電流采樣時進行負壓處理；4）在驅動H橋路設置硬件死區(qū)電路防止上下臂MOS管直通。

附圖說明

圖1為本實用新型的框示圖。

圖2為本實用新型輸入信號處理模塊中脈沖信號輸出模塊的電路原理圖。

圖3為本實用新型輸入信號處理模塊中方向信號輸出模塊的電路原理圖。

圖4為本實用新型輸入信號處理模塊中使能信號輸出模塊的電路原理圖。

圖5為本實用新型中開關電源的電路原理圖。

圖6為本實用新型中VREF調節(jié)模塊的電路原理圖。

圖7為本實用新型中電流處理模塊的電路原理圖。

圖8為本實用新型中H橋路模塊的電路原理圖。

圖9為本實用新型中主控芯片的電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式，對本實用新型作進一步描述。

見圖1至圖9，一種步進電機驅動電路，包括輸入電源、細分撥碼開關、電流撥碼開關、信號輸入端、VREF調節(jié)模塊、輸入信號處理模塊、主控芯片、開關電源、H橋路模塊、電流采樣模塊、電流處理模塊；所述輸入電源連接至開關電源，所述開關電源分別連接至主控芯片和H橋路模塊，所述H橋路模塊通過電流采樣模塊到電流處理模塊，所述電流處理模塊與主控芯片相互連接；所述細分撥碼開關也連接至主控芯片，所述電流撥碼開關通過VREF調節(jié)模塊連接至主控芯片，所述信號輸入端通過輸入信號處理模塊連接至主控芯片；所述主控芯片包括細分處理模塊、模塊電路、SIN/COSINE信號發(fā)生器和DAC模塊；所述DAC模塊與模塊電路相互連接，所述SIN/COSINE信號發(fā)生器還與DAC模塊，所述模塊電路還分別與SIN/COSINE信號發(fā)生器和細分處理模塊連接；所述細分處理模塊連接至細分撥碼開關；所述模塊電路分別與VREF調節(jié)模塊和輸入信號處理模塊連接；所述DAC模塊與電流處理模塊相互連接；所述信號輸入端包括脈沖信號輸入端、方向信號輸入端和使能信號輸入端。

本實施方式中，所述主控芯片是基于一個高性能細分步進馬達控制器設計，此控制器包含一個模擬 SINE/COSINE 信號發(fā)生器，完整的數(shù)字控制集成在一顆 IC 中，高集成度減少產品的設計周期；而且減少了外部的分立元件，提供給設計者一個簡單又高效的產品，節(jié)省了成本；且此控制器SIN/COSINE信號發(fā)生器將信號負半周期進行了反轉，這樣在進行電流采樣時就不需要進行負壓處理。

本實施方式中，在開關電源中H橋路的電壓可以在DC24V到DC110V之間，所述開關電源通過第二固定頻率電流模式控制器U2設計，能實現(xiàn)DC24V到DC110V寬電壓輸入穩(wěn)定工作，滿足步進電機驅動的電壓要求；輸入電壓通過第二固定頻率電流模式控制器U2組成的開關電源線路轉換成12V供給H橋路模塊中的第一柵極驅動芯片U11、第二柵極驅動芯片U12、第四柵極驅動芯片U4和第三柵極驅動芯片U3使用；最后再經過第八穩(wěn)壓芯片U8轉換成5V電源供給主控芯片使用。

本實施方式中，所述H橋路模塊采用第一柵極驅動芯片U11、第二柵極驅動芯片U12、第四柵極驅動芯片U4和第三柵極驅動芯片U3驅動H橋路模塊中的與柵極驅動芯片連接的場效應管（Q1H、Q1L、Q2H、Q2L、Q3H、Q3L、Q4H、Q4L）控制步進電機，并通過若干電阻和若干二極管（R110、D10，R111、D111，R1、D9，R2、D11，R3、D15，R20、D16，R8、D14，R19、D17）組成硬件死區(qū)電路，防止上下臂MOS管直通，所述第十五電阻R15和第十六電阻R16進行A相電流采樣，所述第十四電阻R14和第十七電阻R17進行B相電流采樣。

本實施方式中，所述VREF調節(jié)模塊采用調節(jié)電壓VREFA和VREFB給控制器為電流調節(jié)參考，第一開關SW1、第二開關SW2和第三開關SW3分別控制第五十二電阻R52、第四十九電阻R49和第四十八電阻R48，開關閉合時對應電阻直接短路，開關斷開時電阻相應的阻值接入電路，通過開關閉合與斷開從而控制第一穩(wěn)壓芯片U1的第1引腳電壓，此第1引腳電壓通過第五十電阻R50到IC13組成的電壓跟隨器，傳送到VREFA和VREFB給控制器作為電流調節(jié)參考。又第五十電阻R50和第五十一電阻R51組成的分壓電路可以作為驅動器的全流半流控制用，當五十電阻R50等于第五十一電阻R51，半流控制（此口由控制器Half-Curred控制）為低電平時，此時傳送到VREFA和VREFB的電壓為正?？刂齐妷旱囊话耄瑒t對應電流為正?？刂齐娏鞯囊话搿?/p>

本實施方式中，所述電流處理模塊通過A-Current和B-Current采樣電流，通過第一運算放大器IC11A 、第二運算放大器IC5A與預設電流A-SIN、B-COS（此控制器將SIN/COSINE負半周期進行了反轉，這樣在進行電流采樣時就不需要進行負壓處理）進行比較，通過VSA端口和VSB端口反饋給控制器，從而實現(xiàn)電流閉環(huán)控制；采樣電流通過第三運算放大器IC11B、第四運算放大器IC5B與預設最大電流（第三十九電阻R39和第三十八電阻R38分壓值）進行比較，若實際電流比最大預設值大，則OVCA端口和OVCB端口輸出報警信號給控制器，實現(xiàn)過流報警檢測。

本實施方式中，所述輸入信號處理模塊使步進驅動器的脈沖、方向、使能等外部輸入信號電壓范圍擴大到3.3V-24V通用，兼容了市面上所有控制器的信號電壓，兼容性高，使用方便；以脈沖信號為例：當輸入信號PUL+與PUL-有電壓（大于2.5V）過來時，電流通過第四電阻R4到第六光耦U6的發(fā)光二極管，再通過由第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第一三極管Q1、第五二極管D5、第六二極管D6、第七二極管D7組成的恒流源，使得電流被限制在I=1.4/第六電阻R6（A），通過調節(jié)第六電阻R6的大小來控制恒定電流大小；所述第五二極管D5、第六二極管D6和第七二極管D7用作電壓鉗位作用，鉗位電壓由二極管導通壓降決定，此三個二極管也有用一個穩(wěn)壓管代替的，但穩(wěn)壓管特性曲線受其它條件影響因素太多，導致穩(wěn)壓誤差較大，所以此方案比用穩(wěn)壓管代替恒流效果要好。

本實用新型的保護范圍包括但不限于以上實施方式，本實用新型的保護范圍以權利要求書為準，任何對本技術做出的本領域的技術人員容易想到的替換、變形、改進均落入本實用新型的保護范圍。