使用恆流驅動IC時的電流設置

1、步進電機恆流驅動方式

電機驅動器內部的恆流驅動電路以下列方式工作:參見[圖 1] 和 [圖 2]。
步進電機的繞組也是線圈,所以額定電流驅動利用了這一特性。

(1) 打開開關元件(FET 等),從電源向線圈施加電壓,從而增加線圈電流。 ※1

(2) 當電流達到設定值時,關閉開關元件,停止從電源供應電壓。

(3) 線圈中儲存的能量是通過使電流通過可通過的路徑換向而消耗的。此時,流過線圈的電流因為能量被消耗而衰減。

(4) 定期重複上述步驟(1)、(2)、(3),以控制電流恆定。

需要電流傳感器來確定電流是否達到(2)中的設定值。然而,在許多驅動 IC 中,使用廉價的電阻器作為電流傳感器(感測電阻器)。
根據歐姆定律(V = I × R),當任何電流施加到電阻上時,電阻兩端都會產生電壓。因此,通過測量該電壓來確定流過線圈的電流值。
如果電阻與電機線圈串聯,則通過線圈的電流也會流過電阻。通過測量電阻兩端的電壓,就可以確定電流值。

※1馬達的線圈具有防止電流變化的電感。
當您控制電機的電流時,將利用該電感(感應電動勢)的特性。
・如果在沒有電流流過線圈的情況下施加電壓,電流會隨著時間的推移逐漸增加。
・如果在電流流過線圈時停止施加電壓,由於線圈中存儲的能量,電流會流過電路內部的可用路徑。如果沒有電流可以通過的路徑,線圈末端會產生高電壓,可能會損壞電路。

2. 參考電壓設置和感應電阻選擇

許多恆流驅動 IC 都有 REF 引腳來設置輸出電流(稱為參考、輸出設置等)。您可以通過將施加到該引腳的電壓與流經檢測電阻器的電機電流產生的電壓進行比較來執行恆流控制。
請注意,如果感測電阻的值較大,則需要使用大瓦數的電阻。因此,在驅動 IC 中內置了放大感應電壓的電路,以便可以使用小瓦數電阻器。 【圖3】 ※2



例如,我們在以下條件下選擇參考電壓和感測電阻。
・驅動IC的REF電壓輸入範圍:0.8~2V
・驅動IC感應電壓放大倍數:5倍
・施加到電機線圈的電流:0.5 A

遴選程序:
(1) 由於 REF 電壓 = 0.5A × 感應電阻 R × 5 倍,假設 REF 電壓為 2 V,確定假定的感應電阻 R'。這導致 R' = 0.8 Ω。
(2) 從 E24 系列等可用電阻值中選擇小於 0.8Ω 的電阻值,使 REF 電壓不超過 2V。在本例中,選擇了 R = 0.75 Ω。
(3) 根據 I2 × R 選擇 0.1875 瓦或更高的電阻。本例中選擇 0.5 瓦。
(4) 根據 R = 0.75 Ω,REF 電壓 = 1.875 V。
因此,選擇了 1.875 V 的參考電壓和 0.75 Ω (0.5W) 的感測電阻器。 ※3

參考電壓可以通過將一個穩定的電壓分壓到電阻器或使用微機的DA輸出電壓來確定。

您可以通過為電阻分壓器設置可變電阻來調整電流值。但請注意,電壓絕不能超過驅動 IC 的 REF 電壓輸入範圍。 ※4

※2有些驅動IC有用於微步或電流比調整的電平轉換電路,有些有內置檢測電阻,有些IC有安裝在電源側的檢測電阻。

※3在設置恆流驅動時,參考電壓和感應電阻都是關鍵。設計驅動板時,請確保穩定參考電壓,並在驅動 IC 附近以低阻抗放置和連接感測電阻。

※4由於檢測電阻、放大器電路和線圈規格的變化,流過線圈的電流值可能會出現誤差。