ARM单片机实现的双相步进电机高细分驱动技术

"基于ARM单片机的双相步进电机细分驱动器设计" 步进电机作为广泛应用的控制电机，其工作原理在于无须位置反馈即可实现速度与定位的开环控制。相比于伺服电机，步进电机具备成本效益高、控制逻辑简单的优点，尤其是在工业自动化领域，两相混合式步进电机尤为常见。然而，传统的驱动技术如单电压驱动、高低电压驱动或斩波恒流驱动等虽已相当成熟，但它们往往局限于低速运行，并且通常只能实现1/2步距的细分，导致低频振动问题显著，定位精度不足。 细分驱动技术应运而生，它通过增加步进电机的步距角精度，有效减少了低频振荡并提高了定位精度。细分驱动器通常由微控制器（MCU）、专用逻辑驱动芯片和功率驱动模块构成。这种结构虽然能实现多细分驱动，但细分数量和效果受限于逻辑驱动芯片的能力，且系统调试复杂，矩频特性可能不佳。 本文提出的方案是利用意法半导体（ST）的32位STM32F103RB单片机，结合MOSFET驱动模块和电流传感模块，省去专用逻辑驱动芯片。通过单片机内部的ADC采样电机电流，由软件直接实现控制逻辑算法，MOSFET根据输入脉冲频率和内部时序工作，简化了电路设计，增强了系统的通用性和驱动性能。 STM32F103RB单片机基于ARM Cortex-M3内核，具备高性能、高速度、丰富的外设接口以及经济实惠的价格。它能在72MHz的频率下工作，适用于-40℃至+85℃的温度范围，支持2.0V至3.6V的宽电压供电。此外，该单片机配置有128KB的闪存和16KB的SRAM，以及12位16通道的ADC转换器，使其成为电机控制的理想选择。 通过这种设计，可以实现更灵活的细分控制，调整细分数和限流值，从而优化电机的运行性能，降低系统调试的复杂性，提升整体的运动控制精度和稳定性。这种基于ARM单片机的驱动器方案，不仅降低了系统成本，还提升了系统的灵活性和可控性，对于步进电机在高精度应用中的性能提升具有重要意义。