【翻译文档】LPC55S3x 上的步进电机控制

NXP管管

【翻译文档】LPC55S3x 上的步进电机控制

1 简介
本应用笔记涉及 LPC55S36 上双极步进电机的开环控制EVK 配备两个 FRDM-MC-LVPMSM 板。它提出了如何设置、评估和控制这种电机。
1.1 阅读本手册
本文档对想了解 MCU 设置和基本控制的人很有用两相步进电机。有步进电机和基本的简介控制方法。软件包可用于 MCUXpresso IDE 的示例。FreeMASTER 实时调试器用作应用程序 GUI。
2 步进电机简介
步进电机是一种无刷电机，通过其结构可以划分一个完整的旋转分成若干相等的步骤。如果电机尺寸正确，适用于以下应用扭矩和速度，可以命令电机的位置移动并保持在一个这些步骤中没有任何位置传感器用于反馈（开环控制器）。
步进电机分为三种类型：
• 永磁步进
永磁步进电机在转子中使用永磁体 (PM)，并且作用于转子 PM 和定子线圈之间的吸引力。
• 可变磁阻 (VR) 步进器
VR电机有一个铁转子，并根据最小原理运行勉强以最小的差距发生。因此，转子点被吸引到定子磁极。
• 混合同步步进
混合同步是永磁体和变量的组合不同的类型。
两相电磁线圈有两种基本绕组布置步进电机：
• 单极
单极步进电机每相有一个带中心抽头的绕组。每个部分每个方向的磁场都打开绕组。
• 双极
双极电机每相有一对单绕组连接。反转一个磁极，绕组中的电流必须反向。因此，驱动电路必须使用 H 桥布置来完成。


3 应用硬件设置
为了评估本应用笔记，LPC55S36 EVK 和两个自由低电压需要功率级板 FRDM-MC_LVPMSM，如图 1 所示。 Freedom功率级板适用于三相电机。但是，我们只使用两个每个板的逆变器支路为独立的步进电机相位创建 H 桥。

本应用使用的电机是双极步进电机 Nanotec ST4118X1404-A。每个电机绕组连接到 FRDM 板的 A 相和 B 相输出。电源（20V DC) 必须连接到两个自由板。各种双极步进电机是可以连接，但必须调整施加的电压。理想情况下，可以使用更适合步进驱动的不同板，例如 KIT33932EKEVBE，它可以更有效地安排 MCU PWM 输出，但必须从这个功率级到 PWM、ADC 和电源 EVK 接头进行一些布线。

4 操作模式
本应用说明介绍了步进电机的基本控制，包括在线将单极（软开关）更改为双极（硬开关）以及将全步控制更改为微步控制的可能性。软件示例作为框架来开发更复杂的控制方法。
4.1 切换方式

图 3 显示了单极开关和双极开关在微步（正弦）调制情况下的区别。单极开关将 PWM 应用于每个 H 桥的一个桥臂，第二桥臂保持零占空比。此设置启用通过底部晶体管的电流衰减。对于相反的正弦极性，PWM 驱动第二条腿，而第一条腿的占空比为零。在双极模式下，每条腿的 H-brigle PWM 以反相方式切换。当需要零电压时，占空比为 50%。电机采用开环控制，因此在本例中没有反馈或电流控制。

4.2 全步模式

要执行全步控制，请按照图 4 中的时序，通过固定占空比将所需电压施加到适当的相位。

图 5 和图 6 显示了真实的电机波形。在顶部电网上，有 A 相电压（黄色）和电流（紫色）。在底部网格上，有 B 相电压（蓝色）和电流（绿色）。

4.3 微步模式
要执行微步模式，请将 sin/cos 旋转系统应用于具有定义的角度增量（等于速度）和 sin/cos 幅度的电机相位。

图 8 和图 9 显示了真实的电机波形。在顶部电网上，有 A 相电压（黄色）和电流（紫色）。在底部网格上，有 B 相电压（蓝色）和电流（绿色）。

4.4 PWM 设置

在 MCU 上，有两个 eFlexPWM 模块：PWM0 和 PWM1。要为具有定义死区时间的 H 桥创建 PWM 信号，每个 PWM 模块使用两个子模块 (0,1)。对于双极模式，每个子模块 1 的极性相反。预处理器根据定义的频率预先计算 PWM 模块。默认 PWM 频率值为 20 kHz。启用了 PWM 中断 FLEXPWM0_RELOAD0_IRQHandler。在此中断中，完成了有关步进电机控制的所有工作。有关详细信息，请参阅简单的源代码示例。


5 评估软件
必须安装 MCUXpresso、LPC553x/LPC55S3x SDK 包和 FreeMASTER 工具。
要运行该示例，请执行以下步骤：
1. 将示例解压缩到您的硬盘位置。
2. 将示例导入 MCUXpresso IDE。
3. 构建示例。
4. Flash示例。电机立即运转。
5. 启动 FreeMASTER 项目。
6. 单击 FreeMASTER 运行按钮。

7. 使用变量，例如：

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超級稻草人

收藏了

fly015

牛呀，freemaster用的六

eefocus_3754746

学习了

sumoon_yao

55S36控制步进电机是不是太浪费了

stm1024

感谢分享~~~

eniac333

感谢分享

峰谷

牛牛牛

eefocus_3816359

感谢分享！

SensorYoung

不错，学习一下