基于pfga步进电机pwm发生器设计

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1、ELECTRICDRIVE2014Vo1．44No．2电气传动2014年第4_4卷第2期基于PFGA的步进电机PWM发生器设计姜圣广一，张卫东。(1．上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海200235；2．上海航天技术研究院，上海201108)摘要：分析并设计了一种脉冲宽度调制(PWM)占空比序列实现步进电机正弦波电流驱动的方法。根据PWM基本原理和步进电机正弦波细分驱动的模式，对PWM计算公式进行了推导，得到了两种不同的计算方法，并得出占空比数据，二进制整数化后得到适合于二进制数字系统的整数化占空比数据序列。同时在Mat．1ab中对PWM驱动方式进行建模、仿真、分析

2、，得到二进制整数化占空比数据序列。对计算、仿真两种结果进行了比较，一致性很好。同时在现场可编程门阵列(FPGA)中设计了占空比序列PWM发生器，利用直接数字频率合成(DDS)选择不同频率的方波，实现步进电机细分数量的任意可调。关键词：步进电机；脉冲宽度调制；现场可编程门阵列；直接数字频率合成中图分类号：TP211文献标识码：ADesignofPWMGeneratorforStepperMotorBasedonFPGAJIANGSheng—gnang~,2,ZHANGWei-dong(1．SchoolofElectronicInformationandElectrical

3、Engineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200235，China：2．ShanghaiAcademyofSpaceflightTechnology，Shanghai201108，China)Abstract：Anewmethodusingthepulsewidthmodulation(PWM)duty-cyclesequencestorealizethesine—wavecurrentsdrivingthesteppermotorswasanalyzedanddesigned．Accordingtothetheory

4、ofPWMandthesubdivisionmodeofthesine—wavecurrent，thePWMalgorithmwasderivedandtwodiferentcomputationmethodswereobtained．ThePWMduty—cycledatawasobtainedandthedatawastransformedtothepositiveintegerwhichissuitableforthebinarydigitalsystems．ThePWMdrivingmodewasmodeling，simulatedandanalyzedinMa

5、tlab／Simulink，andthebinaryintegralPWMduty-cycledatasequenceswereobtained．Thecomparisonbetweencomputingresultsandthesimulationresultsshowsthegoodconsistency．Theduty—cyclesequencesPWMgeneratorWasdesignedinfieldprogrammablegatearray(FPGA)．Usingthedirectdistal~equencysynthesismethodtorealize

6、thediferentfrequenciesofthepulse，anyamountsofsubdivisioncanbeobtainedusingthismethod．Keywords：steppermotor；pulsewidthmodulation(PWM)；fieldprogrammablegatearray(FPGA)机细分驱动系统。但由于单片机运算能力有限，l引言且运行频率不高(一般不超过20MHz)，其产生方目前，步进电机普遍采用细分驱动方式，可波的能力不超过40kHz，而细分数量越高，需要以有效降低整步或半步驱动带来的速度波动、低产生方波的频率也越高，所

7、以单片机系统的细分频振荡等缺点。本质上，细分驱动是将步进电机数量比较有限。‘的驱动电磁场均匀化，使驱动力矩保持近似恒随着IC技术的发展，器件运行的频率大大提定。对于常用的两相混合式步进电机，其细分驱。高，例如采用DSP，FPGA等，比较容易产生1MHz动是通过使一相电流按正弦规律变化，而另一相以上的方波，对于步进电机驱动系统非常适用。电流按余弦规律变化。常用细分数来衡量电机2步进电机常用细分驱动电路电流与正弦波的接近程度。一般而言，使用单片机系统加外围基本电路可以实现常规的步进电根据步进电机末端功率管的工作状态，步进作者简介：姜圣广(19