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步进电机驱动器BY-5064及其应用

步进电机驱动器BY-5064及其应用

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  BY-5064是一款小型化、高细分、多功能、使用方便的两相混合式步进电机驱动芯片,配合简单的外围电路即可实现高性能的驱动电路。该芯片提供64细分,采用SOP-28封装,外接功放电路可实现驱动电流高达10A。

BY-5064的引脚功能 管脚编号 管脚名称 属性 功能说明 1 S1 数字、输入 细分数选择端(见细分数控制表) 2 S2 数字、输入 细分数选择端(见细分数控制表) 3 VCC 数字电源 芯片工作电源(+5V) 4 UA 数字、大电流输出 A相H桥上端控制端 5 DA 数字、大电流输出 A相H桥下端控制端 6 UA- 数字、大电流输出 A相H桥上端控制端 7 DA- 数字、大电流输出 A相H桥下端控制端 8 UB 数字、大电流输出 B相H桥上端控制端 9 DB 数字、大电流输出 B相H桥下端控制端 10 UB- 数字、大电流输出 B相H桥上端控制端 11 DB- 数字、大电流输出 B相H桥下端控制端 12 CPI 数字、输入 步进脉冲输入端,下降沿有效 13 RESET 数字、输入 芯片复位端,低电平有效 14 GND 数字地 电源地 15 U/D 数字、输入 旋转方向控制端 16 FREE 数字、输入 脱机控制端,低电平有效 17 JB 模拟、双向 B相电流检测输入端 18 PFDB 模拟、输入 B相PFD调节输入端 19 RCB 模拟、双向 B相斩波频率控制(外接RC)端 20 VCC 模拟电源 芯片工作电源(+5V) 21 GND 模拟地 电源地 22 REF 模拟、输入 电流大小调节输入端 23 RCA 模拟、双向 A相斩波频率控制(外接RC)端 24 PFDA 模拟、输入 A相PFD调节输入端 25 JA 模拟、双向 A相电流检测输入端 26 Select(0) 数字、输入 NC 27 DOWN 数字、输入 半流锁定外部控制端 28 SO 数字、输入 细分数选择端(见细分数控制表)

  应用电路及其设计

  1.小信号处理部分

  x下图所示是BY-5064电机驱动器小信号处理部分的应用电路图,其设计思路如下。

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  BY-5064最高能提供64细分,由芯片的28、1、2脚电平决定细分数,如下表所示。这三个脚的电平由拨码开关控制,当某个开关拨到ON位置,则此脚接地,电平为零,反之被上拉电阻拉到高电平。34

  BY-5064的13脚是此芯片的复位端,可以用专用复位芯片如CM02来控制,也可以用本图中简单的电阻、电容器件组成。BY-5064的12脚是脉冲输入端,每来一个脉冲,步进电机走一小步,具体步长与细分有关,来自外部处理器或信号发生器的方波脉冲CP+、CP-通过6针插头J1的1、2脚,经过快速光耦A2530隔离后由7脚输出加到BY-5064的12脚。BY-5064的15脚(U/D)是正、反转控制端。U/D=1时,正转;U/D=0时反转。内部已含有施密特触发器。来自外部处理器或波段开关控制的电机旋转方向信号UD+、UD-通过6针插头J1的3、4脚,流精确检测端,对检测电阻及RC滤波电路的参数有非常精确的要求(如1%。精度),并且与R、C的比例有关。一般情况下,我们使用的元件不能达到要求,从而会引起芯片内部运算放大器的失调,造成控制波形,尤其是细分状态下的阶梯波的波形偏移。此时电机会出现步矩不均匀,噪音大等现象。解决这一问题的方法是:先固定检测电阻及滤波电路中R、C的值,不必考虑精度,把这部分当作整体输入,这时只需调节上拉电阻R6,R7,用示波器监视电阻上的波形(即芯片内部已设定的的波形)调至标准的正弦波即可。

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  BY-5064的24脚PFDA和18脚PFDB为衰减方式控制端。上表为衰减方式控制(A、B相可分别单独控制),一般建议为:细分状态下用快衰减方式,即设定PFDB=O,PFDA=O。此时电机细分步矩均匀,运行平稳。否则振动较明显。不细分(即1/2步)时,建议用慢衰减方式,此时电机发热小,无噪音。本电路设计为BY—5064的24脚和18脚接地,即采用快衰减方式。

  BY-5064的23脚RCA和19脚RCB为斩波时间调整端。典型应用为:R1=20K至40KC1=1500P:R2=20K至40KC4=1500P此R、C参数决定斩波频率,一般建议为:细分状态下(即快衰减方式下),R1=R2=20K,C1=C4=1500P。不细分状态下(即慢衰减方式下),R1=R2=33K,C1=C4=1500P。

  BY-5064的22脚为电流设定端,此端电位设定的大小直接决定驱动H桥电流的大小,也即驱动器的输出功率。12V电压经过电阻R21和拨码开关S1的4、5、6端及R28分压,电阻R25、R26、R27根据拨码开关4、5、6拨在不同位置加入分压电路,得到不同的电压,经过R29加到BY-5064的22脚,通过拨码开关4、5、6得到我们需要的驱动器输出电流。

  2.功率放大电路

  下图所示是BY-5064电机驱动器功率放大电路图。

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  BY-5064的4—11脚是A、B相H桥控制端,为环形分配器输出端,分别控制驱动电路的相序,A、B相驱动完全一致,我们以A相分析为例,UA、DA-输出信号加到MOS管驱动芯片lCl(IR2103)的2、3脚,DA、UA-输出信号加到MOS管驱动芯片IC2(IR2103)的2、3脚。7、5脚是脉冲放大输出端,放大了来自2、3脚的小信号脉冲,达到推动MOS管的目的,IR2103内部是2个同相放大器,输出信号和输入信号波形一致,输出幅度变高。经过驱动放大的信号推动四个MOS管组成的H桥式放大电路,得到步进电机所需的A相信号OUT+、OUT-,流过检测电阻R24上的检测电流变成电压,通过电阻R17加到BY-5064的17脚A相电流采样控制端。B相原理和此一样,不再赘述。

  结语

  BY-5064芯片由北京博远鼎盛电子科技有限公司研发生产,性能稳定可靠,用此芯片研发的驱动器产品运行平稳、低振动、低噪音。驱动器体积小,成本低。经过快速光耦A2530隔离后由6脚输出加到BY-5064的15脚。BY-5064的16脚FREE是脱机端,也称使能端,低电平有效。FREE=1时,芯片正常工作:FREE=O时,芯片输出全部为零。不用此功能时,此端可直接接VCC。来自外部处理器或波段开关控制的电机使能信号EN+、EN-通过6针插头J1的5、6脚,经过普通光耦TLP521隔离后加到BY-5064的16脚。使用时一般将CP+、UD+、EN+接在一起,接电源VCC(+5V)。CP-、UD-、EN-接控制信号的输入。

  BY-5064的25脚JA和17脚JB分别为A、B相电流采样控制端,典型应用为:检测电阻一般为0.12欧至0.20欧滤波参数为R=2K,C=1500P。(R16=2K,C2=1500P:R17=2K,C3=1500Po)上拉电阻为18K左右,必须注意的是,此端为电




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