基于TB6560的步进电机驱动电路设计

2 步进电机失步和越步问题及解决方法

步进电机中产生的同步力矩无法使转子速度跟随定子磁场的旋转速度，从而引起失步。失步产生的主要原因及解决方法：

①步进电机的转矩不足，拖动能力不够，当驱动脉冲频率达到某临界值开始失步。由于步进电机的动态输出转矩随着连续运行频率的上升而降低，因而凡是比该频率高的工作频率都将产生失步。

有3种解决方法：可使步进电机产生的电磁转矩增大，为此可在额定电流范围内适当加大驱动电流；在高频范围转矩不足时，适当提高驱动电路的驱动电压；改用转矩大的步进电动机等，也可使步进电机需要克服的转矩减小，为此可适当降低电机运行频率，以便提高电机的输出转矩。

②步进电机起动失步。由于步进电机自身及所带负载存在惯性，当加速时间过短时会出现这一现象。应该设置合理的加速时间，使电机从低速度平稳上升到某个速度。

③步进电机产生共振也是引起失步的一个原因。步进电机处于连续运行状态时，如果控制脉冲的频率等于步进电机的固有频率，将产生共振。在一个控制脉冲周期内，振动尚未得到充分衰减，下一个脉冲就已来到，因而在共振频率附近动态误差最大并导致步进电机失步。解决方法：减小步进电机的驱动电流；采用细分驱动方法和阻尼方法。

转子在步进过程中获得过多的能量时，转子的平均速度会高于定子磁场的平均旋转速度，使得步进电动机产生的输出转矩增大，从而使步进电机产生越步。

当步进电机存在越步时，可减小步进电动机的驱动电流，以便降低步进电机的输出转矩或使减速时间加长。

3 试验结果

设计时应该保证芯片逻辑电压低于驱动电压，否则芯片不能正常工作；在选取NFA、NFB检流电阻时应选功率不小于2 W的无感电阻；对电机驱动电源及驱动输出连线和地的印制板布线，应保证能稳定通过3 A电流；电源入口加熔断器保护驱动电路，以免电机的电流过大烧毁电路板。设计的驱动器应用于雕刻机X、Y、Z三轴步进电机的驱动，经过试验，雕刻的样品如图4所示。从最终结果看，精度满足目标要求。



结语

本文提出了基于TB6500的步进电机驱动电路设计方案，并给出了步进电机失步和越步问题的解决方法。试验证明，效果良好，达到预期目标。

作者：西安丁业大学工业中心 王党利 宁生科 马宝吉   来源：单片机与嵌入式系统应用