基于A3972的步进电机驱动模块设计
摘要：本文介绍一种基于A3972的步进电机驱动模块的设计，给出了驱动模块的控制接口，内部电路结构及软件设计。
关键字：步进电机;驱动模块;A3972;PWM;细分
引言
步进电机作为执行器件，广泛用于各种类型的自动控制系统。它是一种将离散的电脉冲信号转化成相应的角位移或线位移的电磁机械装置。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比，是一种输出与输入脉冲对应的增量驱动元件。然而由于其步距角较大，往往满足不了某些高精密定位、精密加工等方面的要求，因此实现细分驱动是减小步距角、提高步进分辨率、增加电机运行平稳性的一种行之有效的方法。
在实际应用中，往往要求电机运转过程中在转速满足要求的同时，力矩要足够大，而电机的转速与力矩恰是一对矛盾体，转速相同时电机的起动力矩要小于运行力矩，所以实际应用中要根据电机负载力矩来确定启动频率与运行频率。
本文将给出一种基于A3972驱动芯片的驱动模块设计，以满足实际生产中精密定位的需求，并给出一个合理的加速曲线，以解决电机的启动力矩与转速的矛盾。
A3972控制芯片
A3972是Allegro公司的64细分双DMOS全桥微步距PWM步进电机驱动集成电路，CPU可通过时钟、数据、选通3线串口对其进行控制，包括步进电机的方向、速度、步进法(细分)的设置。控制指令以串行数据形式通过两个字的格式写入，一个为桥电流数据字，一个为控制时间数据字。它的工作电压可达50V，驱动电流达1.5A，一个A3972即可驱动一台二相步进电机。
A3972具有优良的特性，芯片内部的SPWM电流控制电路可通过串口设置其工作在整步、半步、1/4步等，最多可至1/64步，每一步的负载电流可以按最大值的1.56%增量进行设置。其特有的电流慢、快、混合等3种电流衰减模式可以使步进电机工作在不同的负载和转速下，而且都能获得较理想的电流波形。另外，它易于与单片机接口，控制方式灵活。
A3972的功率驱动采用DMOS结构及高速SPWM开关模式，因此功耗极小，基本可不用散热器，可降低成本(去除散热器)和体积。
A3972还能提供完善的保护措施，其中包括抑制瞬态电压、过热保护、防止电流直通、欠电压自锁等功能。因此，A3972不失为一种高性能的串行控制步进电机微步距驱动器。
系统硬件设计
本步进电机驱动模块的设计是应用于本研究所研发的自动收发卡机的收发卡机构。根据使用需求，整体系统的硬件设计，大致可以分为控制部分、驱动部分、切换部分及电源部分。
如图1所示，系统主要由控制、驱动、切换及电源四部分组成。
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