基于正负反馈电压控制电流纹波的控制方法和驱动电路技术

本申请提供一种基于正负反馈电压控制电流纹波的控制方法和驱动电路，所述控制方法通过获取第一参考电压和第二参考电压，并基于第一反馈电压和第二反馈电压，在步进电机充电和放电过程中，以第一参考电压和第二参考电压作为阈值电压，实现步进电机充放电采用双阈值进行控制，也即步进电机的充电过程采用电压反馈并设置阈值，放电过程同样采用电压反馈并设置阈值，从而通过反馈电压实时监控线圈电流，实时调整充电和放电过程，能够精确控制电流纹波，使得电流纹波只与第一参考电压和第二参考电压的差值和电阻阻值相关，与充电速度、放电速度无关，从而将线圈电流控制在设定的上下电流阈值以内，精确控制电流的纹波。

Control Method and Driving Circuit of Current Ripple Based on Positive and Negative Feedback Voltage Control

【技术实现步骤摘要】
基于正负反馈电压控制电流纹波的控制方法和驱动电路
本专利技术涉及电流控制
，尤其涉及一种基于正负反馈电压控制电流纹波的控制方法和驱动电路。
技术介绍
步进马达是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。步进马达是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。步进马达也叫步进电机，每一次接受步进脉冲，转动一个步距角。这种特性使其在转速控制以及位置控制方面十分简单，被广泛应用于工业控制系统、办公自动化、机器人、安防摄像头等各个领域。步进马达的微步技术，也叫步进马达的细分驱动技术。通过控制步进马达各个相的线圈电流的方向与大小，从而产生对应方向和大小的磁场，实现步进角度的细分精确控制。每一次步进，线圈电流都会随之改变一点点，产生的磁场也随之改变，从而令马达在磁场力的驱动下转动对应的角度。步进马达微步控制技术可以提高步进马达的运转精度，改善步进马达在低速运转时的振动和噪声。微步控制技术的关键在于马达线圈中的电流的控制，现有技术中控制电流纹波的精确度不够，无法精确控制线圈电流的大小，因此如何提供一种精确控制电流纹波的电流控制方法，成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种基于正负反馈电压控制电流纹波的控制方法和驱动电路，以解决现有技术中微步控制技术精度不够，无法精确控制线圈电流的大小的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于正负反馈电压控制电流纹波的控制方法，应用于步进电机的H桥驱动电路，所述H桥驱动电路与地之间设置有电阻，所述步进电机电流纹波控制方法包括：获取第一参考电压和第二参考电压，所述第一参考电压大于所述第二参考电压；获取所述H桥驱动电路与所述电阻相接处的采样电压，并放大所述采样电压，得到第一反馈电压和第二反馈电压，其中，所述第一反馈电压和所述第二反馈电压的绝对值相同，符号相反；在所述步进电机充电过程中，判断所述第一反馈电压是否大于所述第一参考电压，若是，则由充电转换为放电；在所述步进电机放电过程中，判断所述第二反馈电压是否小于所述第二参考电压，若是，则由放电转换为充电。优选地，还包括：接收步进脉冲；根据所述步进脉冲产生编码信号；基于所述编码信号，更新所述第一参考电压和所述第二参考电压的值，并保持所述第一参考电压与所述第二参考电压之间的差值不变；根据更新后的第一参考电压和更新后的第二参考电压，控制所述步进电机进行充放电。优选地，在所述判断所述第一反馈电压是否大于所述第一参考电压之前还包括：判断所述步进电机处于充电过程还是放电过程。优选地，所述判断所述步进电机处于充电过程还是放电过程，具体包括：判断所述步进电机的H桥驱动电路中各个开关的导通和关断状态，以判断所述步进电机处于充电过程还是放电过程。本专利技术还提供一种基于正负反馈电压控制电流纹波的驱动电路，用于实现上面任意一项所述的基于正负反馈电压控制电流纹波的控制方法，所述基于正负反馈电压控制电流纹波的驱动电路包括：第一获取模块，用于获取第一参考电压和第二参考电压；第二获取模块，用于获取H桥驱动电路与电阻相接处的采样电压，并放大所述采样电压得到第一反馈电压和第二反馈电压；第一判断模块，用于在步进电机充电过程中，判断所述第一反馈电压是否大于所述第一参考电压，若是，则由充电转换为放电；第二判断模块，用于在步进电机放电过程中，判断所述第二反馈电压是否小于所述第二参考电压，若是，则由放电转换为充电。优选地，所述第一获取模块包括：步进索引器、数字模拟转换器和电压偏移模块；所述步进索引器，用于接收步进脉冲，并根据所述步进脉冲产生编码信号；所述数字模拟转换器，用于将所述编码信号转换为模拟信号，得到所述第一参考电压；所述电压偏移模块，用于基于所述第一参考电压，偏移得到所述第二参考电压。优选地，所述第一获取模块包括：步进索引器、数字模拟转换器和电压偏移模块；所述步进索引器，用于接收步进脉冲，并根据所述步进脉冲产生编码信号；所述数字模拟转换器，用于将所述编码信号转换为模拟信号，得到所述第二参考电压；所述电压偏移模块，用于基于所述第二参考电压，偏移得到所述第一参考电压。优选地，所述第二获取模块包括第一放大器和第二放大器；所述第一放大器的第一输入端和所述第二放大器的第一输入端均连接所述H桥驱动电路与所述电阻的公共端；所述第一放大器的第二输入端和所述第二放大器的第二输入端均接地；所述第一放大器的输出端输出第一反馈电压，所述第二放大器的输出端输出第二反馈电压。优选地，所述第一判断模块为第一比较器，所述第二判断模块为第二比较器；所述第一比较器的第一输入端接收第一参考电压，第二输入端接收第一反馈电压；所述第二比较器的第一输入端接收第二参考电压，第二输入端接收第二反馈电压。优选地，还包括逻辑控制模块；所述逻辑控制模块连接所述第一比较器的输出端和所述第二比较器的输出端，用于判断所述步进电机处于充电过程还是放电过程，并根据所述第一比较器和所述第二比较器的输出信号，控制所述H桥驱动电路的开关动作，切换所述步进电机的充放电过程。经由上述的技术方案可知，本专利技术提供的基于正负反馈电压控制电流纹波的控制方法，通过获取第一参考电压和第二参考电压，并基于第一反馈电压和第二反馈电压，在步进电机充电和放电过程中，以第一参考电压和第二参考电压作为阈值电压，实现步进电机充放电采用双阈值进行控制，也即步进电机的充电过程采用电压反馈并设置阈值，放电过程同样采用电压反馈并设置阈值，从而通过反馈电压实时监控线圈电流，实时调整充电和放电过程，能够精确控制电流纹波，使得电流纹波只与第一参考电压和第二参考电压的差值和电阻阻值相关，与充电速度、放电速度无关，从而将线圈电流控制在设定的上下电流阈值以内，精确控制电流的纹波。本专利技术还提供一种基于正负反馈电压控制电流纹波的驱动电路，用于执行上面所述的基于正负反馈电压控制电流纹波的控制方法，实现电流纹波的精确控制。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为现有技术中的步进马达H桥驱动电路结构示意图；图2为微步控制驱动电路结构示意图；图3为现有技术中电流控制时序图；图4为本专利技术实施例提供的电流纹波控制方法流程示意图；图5为本专利技术实施例提供的多个阶梯电流纹波控制方法流程示意图；图6为本专利技术实施例提供的电流纹波控制驱动电路框图；图7为本专利技术实施例提供的一种基于正负反馈电压控制电流纹波的驱动电路结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的基于正负反馈电压控制电流纹波的电压电流时序图；图9为本专利技术实施例提供的多个阶梯电流纹波的电压电流时序图；图10为本专利技术实施例提供的另一种基于正负反馈电压控制电流纹波的驱动电路结构示意图；图11为本专利技术提供的电流纹波控制方法时序图与现有传统电流纹波控制方法时序图对比图；图12和图13为本专利技术实施例提供的电流纹波控制方法仿真结果图。具体实施方式正如
技术介绍
部分所述，现有技术中微步控制技术控制电流纹波的精确度不够，无法精确控制线圈电流的大小。专利技术人发现出现上述问题的根本原因如下：现有技术中步进马达的驱动方式是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于正负反馈电压控制电流纹波的控制方法，其特征在于，应用于步进电机的H桥驱动电路，所述H桥驱动电路与地之间设置有电阻，所述步进电机电流纹波控制方法包括：获取第一参考电压和第二参考电压，所述第一参考电压大于所述第二参考电压；获取所述H桥驱动电路与所述电阻相接处的采样电压，并放大所述采样电压，得到第一反馈电压和第二反馈电压，其中，所述第一反馈电压和所述第二反馈电压的绝对值相同，符号相反；在所述步进电机充电过程中，判断所述第一反馈电压是否大于所述第一参考电压，若是，则由充电转换为放电；在所述步进电机放电过程中，判断所述第二反馈电压是否小于所述第二参考电压，若是，则由放电转换为充电。

【技术特征摘要】
1.一种基于正负反馈电压控制电流纹波的控制方法，其特征在于，应用于步进电机的H桥驱动电路，所述H桥驱动电路与地之间设置有电阻，所述步进电机电流纹波控制方法包括：获取第一参考电压和第二参考电压，所述第一参考电压大于所述第二参考电压；获取所述H桥驱动电路与所述电阻相接处的采样电压，并放大所述采样电压，得到第一反馈电压和第二反馈电压，其中，所述第一反馈电压和所述第二反馈电压的绝对值相同，符号相反；在所述步进电机充电过程中，判断所述第一反馈电压是否大于所述第一参考电压，若是，则由充电转换为放电；在所述步进电机放电过程中，判断所述第二反馈电压是否小于所述第二参考电压，若是，则由放电转换为充电。2.根据权利要求1所述的基于正负反馈电压控制电流纹波的控制方法，其特征在于，还包括：接收步进脉冲；根据所述步进脉冲产生编码信号；基于所述编码信号，更新所述第一参考电压和所述第二参考电压的值，并保持所述第一参考电压与所述第二参考电压之间的差值不变；根据更新后的第一参考电压和更新后的第二参考电压，控制所述步进电机进行充放电。3.根据权利要求1所述的基于正负反馈电压控制电流纹波的控制方法，其特征在于，在所述判断所述第一反馈电压是否大于所述第一参考电压之前还包括：判断所述步进电机处于充电过程还是放电过程。4.根据权利要求3所述的基于正负反馈电压控制电流纹波的控制方法，其特征在于，所述判断所述步进电机处于充电过程还是放电过程，具体包括：判断所述步进电机的H桥驱动电路中各个开关的导通和关断状态，以判断所述步进电机处于充电过程还是放电过程。5.一种基于正负反馈电压控制电流纹波的驱动电路，其特征在于，用于实现权利要求1-4任意一项所述的基于正负反馈电压控制电流纹波的控制方法，所述基于正负反馈电压控制电流纹波的驱动电路包括：第一获取模块，用于获取第一参考电压和第二参考电压；第二获取模块，用于获取H桥驱动电路与电阻相接处的采样电压，并放大所述采样电压得到第一反馈电压和第二反馈电压；第一判断模块，用于在步进电机充电过程中，判断所述第一反馈电压是否大于所述第一参考电压，若是，则由充电转换为放电...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟志俊，吴绍夫，赵观星，吴大军，宋意良，程剑涛，杜黎明，孙洪军，乔永庆，
申请(专利权)人：上海艾为电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31