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基于TB6560的步进电机驱动电路设计

时间: 2014-09-01 00:55 来源: 21IC电子网

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引言

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,通过控制脉冲顿率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到涮速的目的。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,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2 A左右,无法驱动更大功率电机,限制了其应用范围。本文基于公司2008年推出的步进电机驱动芯片TB6560提出了一种步进电机驱动电路的设计方案。

1步进电机驱动电路设计

1.1 TB6560简介

TB6560是东芝公司推出的低功耗、高集成两相混合式步进电机驱动芯片。其主要特点有:内部集成双全桥MOSFET驱动;最高耐压40 V,单相输出最大电流3.5 A(峰值);具有整步、1/2、1/8、1/16细分方式;内置温度保护芯片,温度大于150℃时自动断开所有输出;具有过流保护;采用HZIP25封装。TB6560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。

1.2步进电机控制信号隔离电路

步进电机控制信号隔离电路如图1所示,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。光耦的作用有两个:首先,防止电机干扰和损坏接口板电路;其次,对控制信号进行整形。对CLK、CW信号,要选择中速或高速光耦,保证信号耦合后不会发生滞后和畸变而影响电机驱动,且驱动板能满足更高脉冲频率驱动要求。本设计中选择2片6N137高速光耦隔离CLK、CW,其信号传输速率可达到10 MHz,1片TLP521普耦隔离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,否则不能起到隔离干扰的作用。

基于TB6560的步进电机驱动电路设计

1.3步进电机主电路

如图2所示,步进电机主电路主要包括驱动电路和逻辑控制电路两大部分。

基于TB6560的步进电机驱动电路设计

驱动电路电源采用28 V,电压范嗣为4.5~40 V,提高驱动电压可增大电机在高频范围转矩的输出,电压选择要根据使用情况而定。VMB、VMA为步进电机驱动电源引脚,应接入瓷片去耦电容和电解电容稳压。OUT_AP、OUT_AM、OUT_BP、OUT_BM引脚分别为电机2相输出接口,由于内部集成了续流二极管,这4个输出口不用像东芝公司的8435驱动芯片那样外接二极管,从而极大地减小电路板的空间。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IOUT(A)=0.5(V)/RNF(Ω),若预先定义电机每相的最大驱动电流为2.5 A,取RNF=0.2 Ω,则PGNDA、PGNDB、SGND分别为电机A、B相驱动引脚地和逻辑电源地。

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