使用恒流驱动IC时的电流设置

1、步进电机恒流驱动方式

电机驱动器内部的恒流驱动电路以下列方式工作:参见[图 1] 和 [图 2]。
步进电机的绕组也是线圈,所以额定电流驱动利用了这一特性。

(1) 打开开关元件(FET 等),从电源向线圈施加电压,从而增加线圈电流。 ※1

(2) 当电流达到设定值时,关闭开关元件,停止从电源供应电压。

(3) 线圈中储存的能量是通过使电流通过可通过的路径换向而消耗的。此时,流过线圈的电流因为能量被消耗而衰减。

(4) 定期重复上述步骤(1)、(2)、(3),以控制电流恒定。

需要电流传感器来确定电流是否达到(2)中的设定值。然而,在许多驱动 IC 中,使用廉价的电阻器作为电流传感器(感测电阻器)。
根据欧姆定律(V = I × R),当任何电流施加到电阻上时,电阻两端都会产生电压。因此,通过测量该电压来确定流过线圈的电流值。
如果电阻与电机线圈串联,则通过线圈的电流也会流过电阻。通过测量电阻两端的电压,就可以确定电流值。

※1马达的线圈具有防止电流变化的电感。
当您控制电机的电流时,将利用该电感(感应电动势)的特性。
・如果在没有电流流过线圈的情况下施加电压,电流会随着时间的推移逐渐增加。
・如果在电流流过线圈时停止施加电压,由于线圈中存储的能量,电流会流过电路内部的可用路径。如果没有电流可以通过的路径,线圈末端会产生高电压,可能会损坏电路。

2. 参考电压设置和感应电阻选择

许多恒流驱动 IC 都有 REF 引脚来设置输出电流(称为参考、输出设置等)。您可以通过将施加到该引脚的电压与流经检测电阻器的电机电流产生的电压进行比较来执行恒流控制。
请注意,如果感测电阻的值较大,则需要使用大瓦数的电阻。因此,在驱动 IC 中内置了放大感应电压的电路,以便可以使用小瓦数电阻器。 【图3】 ※2



例如,我们在以下条件下选择参考电压和感测电阻。
・驱动IC的REF电压输入范围:0.8~2V
・驱动IC感应电压放大倍数:5倍
・施加到电机线圈的电流:0.5 A

遴选程序:
(1) 由于 REF 电压 = 0.5A × 感应电阻 R × 5 倍,假设 REF 电压为 2 V,确定假定的感应电阻 R'。这导致 R' = 0.8 Ω。
(2) 从 E24 系列等可用电阻值中选择小于 0.8Ω 的电阻值,使 REF 电压不超过 2V。在本例中,选择了 R = 0.75 Ω。
(3) 根据 I2 × R 选择 0.1875 瓦或更高的电阻。本例中选择 0.5 瓦。
(4) 根据 R = 0.75 Ω,REF 电压 = 1.875 V。
因此,选择了 1.875 V 的参考电压和 0.75 Ω (0.5W) 的感测电阻器。 ※3

参考电压可以通过将一个稳定的电压分压到电阻器或使用微机的DA输出电压来确定。

您可以通过为电阻分压器设置可变电阻来调整电流值。但请注意,电压绝不能超过驱动 IC 的 REF 电压输入范围。 ※4

※2有些驱动IC有用于微步或电流比调整的电平转换电路,有些有内置检测电阻,有些IC有安装在电源侧的检测电阻。

※3在设置恒流驱动时,参考电压和感应电阻都是关键。设计驱动板时,请确保稳定参考电压,并在驱动 IC 附近以低阻抗放置和连接感测电阻。

※4由于检测电阻、放大器电路和线圈规格的变化,流过线圈的电流值可能会出现误差。