微步进控制电路、控制方法及步进电机系统技术方案

本申请实施例涉及一种微步进控制电路、控制方法及式步进电机系统。根据本申请实施例提供的一种装置包括：电流产生器，其具有电流输出；晶体管，其耦合在电流输出与接地端子之间，晶体管具有控制端子，并且晶体管具有耦合至电流输出的第一电流端子；偏移产生电路，其具有偏移控制输入、电压输入及偏移电压输出，电压输入耦合至第一电流端子；比较器，其具有比较器输出及第一比较器输入和第二比较器输入，第一比较器输入耦合至电压感测端子，并且第二比较器输入耦合至偏移电压输出；及脉冲宽度调制PWM电路，其具有控制输入及PWM输出，控制输入耦合至比较器输出，并且PWM输出耦合至控制端子。子。子。

【技术实现步骤摘要】
微步进控制电路、控制方法及步进电机系统
[0001]本申请是申请日为2017年10月17日，申请号为“201780064171.2”，而专利技术名称为“微步进控制电路、控制方法及式步进电机系统”的专利技术专利申请的分案申请。

技术介绍

[0002]控制器(包含处理器)越来越多地用于控制例如电动机和机器人的物理装置的移动。控制器控制此类物理装置的移动，例如，通过控制步进式电动机。步进式电动机的各种应用越来越多地需要步进式电动机的更大的精确度和控制。步进式电动机受到调节应用到步进式电动机的电流的量的控制。然而，存在电流调节不精确性的许多来源，而且并非全部的这些来源可以在制造用于控制步进式电动机的控制电路时得到补偿。

技术实现思路

[0003]在所描述的实例中，步进式电动机误差减少控制系统包含在用于脉冲宽度调制(PWM)线圈电流的每个循环期间相应地为步进式电动机线圈供能和解除供能的第一和第二电源开关。在包含过零微步进的循环期间，校准器检测当第二开关停止线圈的解除供能时发生在第二电源开关中的体二极管效应的类型。响应于第二电源开关的体二极管效应的检测的类型调节所选择的偏置。通过调节所选择的偏置，控制用于比较偏置参考电压与响应于线圈电流产生的电动机电压的触发时间。通过在连续循环上渐进地调节所选择的偏置(其调节偏置参考电压的电压)，补偿PWM控制环路中的组件的延迟和减少的误差，例如，由过程、电压和温度变化引起的误差。
附图说明
[0004]图1示出了根据实例实施例的说明性计算装置100。
[0005]图2是根据实例实施例在步进式电动机误差减少中用于峰值电流调节的电路的示意图。
[0006]图3是根据实例实施例用于步进式电动机误差减少的步进式电动机控制电流的波形图。
[0007]图4是说明常规的步进式电动机控制器中的每个峰值电流的峰值电流误差百分比的波形图400。
[0008]图5是根据实例实施例用于步进式电动机误差减少的相对较高步进式电动机控制电流的单个周期的波形图500。
[0009]图6是根据实例实施例用于步进式电动机误差减少的相对较低步进式电动机控制电流的单个周期的波形图600。
[0010]图7是根据实例实施例说明步进式电动机电感和输出电压变量对用于步进式电动机误差减少的电动机控制电流的转换速率的影响的波形图700。
[0011]图8是根据实例实施例说明用于步进式电动机误差减少的环路延迟计时信息提取的波形图800。
[0012]图9是根据实例实施例说明过冲条件的环路延迟计时信息的波形图900。
[0013]图10是根据实例实施例说明下冲条件的环路延迟计时信息的波形图1000。
[0014]图11是根据实例实施例说明用于步进式电动机误差减少的环路延迟计时信息提取的波形图1100。
[0015]图12是根据实例实施例说明在用于步进式电动机误差减少的过零校准例程期间误差的减少的波形图1200。
[0016]图13是根据实例实施例说明没有校准的步进式电动机的模拟与使用步进式电动机误差减少的步进式电动机的模拟之间的电流误差的程度的比较的波形图1300。
[0017]图14是说明步进式电动机的模拟中的电压误差的相对程度而没有线圈电感上的各种电平处的校准的波形图1400。
[0018]图15是根据实例实施例说明在不同线圈电感上并且使用步进式电动机误差减少的步进式电动机的模拟的电流误差的程度的比较的波形图1500。
具体实施方式
[0019]在本说明书中，系统可以是另一系统的子系统。并且，术语“耦合到”和“与
……
耦合”(以及类似术语)描述间接或直接电连接。因此，如果第一装置耦合到第二装置，那么该连接可以通过直接电气连接，或者通过经由其它装置和连接的间接电气连接。术语“部分”可以意味着整个部分或于整个部分的部分。
[0020]图1示出了根据实例实施例的说明性计算装置100。举例来说，计算装置100是电子系统129或并入到电子系统129中，所述电子系统例如计算机、电子元件控制“盒”或模块、机器人装备(包含固定的或移动的)、汽车或其中计算机控制物理装置的任何其它类型的系统。
[0021]在一些实施例中，计算装置100包括巨型单元或芯片上系统(SoC)，其包含例如CPU 112(中央处理单元)的逻辑控制组件、存储装置114(例如，随机存取存储器(RAM))和电源110。举例来说，CPU 112可以是CISC型(复杂指令集计算机)CPU、RISC型CPU(精简指令集计算机)、MCU型(微控制器单元)或数字信号处理器(DSP)。CPU 112包含功能性，所述功能性通过离散逻辑组件提供和/或经布置以执行应用程序特定的指令(例如，软件或固件)，所述指令在由CPU 112执行时，将CPU 112变换为专用机。硬件与软件之间的“划分”的假想线是取决于包含成本、功率耗散、可靠性、上市时间及类似者的各种权衡(例如，选择性地)变化的设计选项。相应地，用于控制计算系统100的一或多个CPU 112的任何软件的功能性可以完全实施为硬件(例如，当给定足够时间和资源用于设计和生产时)。
[0022]CPU 112包括存储从存储装置114频繁存取(例如，写入到所述存储装置和/或从所述存储装置读取)的信息的存储器和逻辑。计算装置100通常是使用UI(用户接口)116受用户控制的，所述用户接口在软件应用程序130的执行期间提供输出到用户并且从用户接收输入。使用显示器118提供输出，所述显示器包含警示器(例如，指示灯、扬声器、振动器及类似者)和控制器。使用音频和/或视频输入(例如，使用语音或图像识别)以及电气和/或机械装置(例如，小键盘、开关、接近度检测器、陀螺仪、加速计、解析器及类似者)接收输入。
[0023]CPU 112耦合到I/O(输入
‑
输出)端口128，其提供经配置以从网络连接装置131接收输入(和/或提供输出到所述网络连接装置)的接口。网络连接装置131可包含能够与计算
装置100点到点和/或网络连接通信的任何装置(包含与计算装置100电子地配对的“蓝牙”单元)。计算装置100任选地耦合到外围装置和/或计算装置，包含有形的非暂时性媒体(例如，快闪存储器)和/或电缆或无线媒体。这些和其它输入和输出装置使用无线或电缆连接通过外部装置选择性地耦合到计算装置100。存储装置114可例如通过网络连接装置131存取。CPU 112、存储装置114和电源110可以耦合到外部电源(未示出)或耦合到本地电源(例如，电池、太阳能电池、交流发电机、感应场、燃料电池、电容器，及类似者)。
[0024]存储装置114(其可以是存储器，例如，处理器上高速缓冲存储器、处理器外高速缓冲存储器、RAM、快闪存储器、数据寄存器、正反器、磁盘存储装置，及类似者)存储一或多个软件应用程序130(例如，嵌入式应用程序)，所述软件应用程序在由CPU 112执行时，将计算装置100变换为适合于执行例如步进式电动机误差校正的一或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装置，其包括：电流产生器，其具有电流输出；晶体管，其耦合在所述电流输出与接地端子之间，所述晶体管具有控制端子，并且所述晶体管具有耦合至所述电流输出的第一电流端子；偏移产生电路，其具有偏移控制输入、电压输入及偏移电压输出，所述电压输入耦合至所述第一电流端子；比较器，其具有比较器输出及第一比较器输入和第二比较器输入，所述第一比较器输入耦合至电压感测端子，并且所述第二比较器输入耦合至所述偏移电压输出；及脉冲宽度调制PWM电路，其具有控制输入及PWM输出，所述控制输入耦合至所述比较器输出，并且所述PWM输出耦合至所述控制端子。2.根据权利要求1所述的装置，其中：所述电流产生器经配置以在所述电流输出处提供电流；所述晶体管经配置以响应于所述电流及所述控制端子的状态提供第一电压；所述偏移产生电路经配置以通过将偏移添加至所述第一电压来在所述偏移电压输出处提供参考电压，所述偏移基于在所述偏移控制输入处的控制信号；所述比较器经配置以响应于在所述第一比较器输入处的第二电压及在所述第二比较器输入处的所述参考电压产生判决信号；且所述PWM电路经配置以在所述PWM输出处提供PWM信号，并且响应于所述判决信号的状态设置所述PWM信号的状态，并且所述控制端子的状态基于所述PWM信号的状态来设置。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述电流产生器包含数模转换器DAC。4.根据权利要求2所述的装置，其中所述偏移产生电路包括经配置以响应于表示在所述偏移控制输入处的代码的所述控制信号而产生所述参考电压的DAC。5.根据权利要求4所述的装置，其进一步包括具有校准输出及第一校准输入和第二校准输入的校准电路，所述第一校准输入耦合至电压感测端子，所述第二校准输入耦合至所述PWM输出，并且所述校准输出耦合至所述偏移控制输入，所述校准电路经配置以：响应于从第一状态改变为第二状态的所述PWM信号确定所述第二电压的状态；基于所述第二电压的状态调整所述代码；及在所述校准输出处提供表示经调整代码的所述控制信号。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述校准电路经配置以基于在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：