[发明专利]微步进控制电路、控制方法及步进电机系统

说明书

在所描述的实例中，在用于脉冲宽度调制PWM(232)线圈电流的每个循环期间第一电源开关和第二电源开关(214、218)相应地给步进式电动机(204)的线圈(202)供能和解除供能。在包含过零微步进的循环期间，当所述第二电源开关(218)停止所述线圈(202)的解除供能时校准器(234)检测发生在所述第二电源开关(218)中的体二极管(218a)效应的类型。响应于所述第二电源开关(218)的所述体二极管(218a)效应的检测的所述类型调节所选择的偏移。通过调节所述所选择的偏移，控制比较器(230)比较偏移参考电压与响应于所述线圈电流产生的电动机电压VSNS的触发时间。通过渐进地调节在连续循环所述所选择的偏移，补偿所述PWM控制环路中的组件的延迟并且减少误差。

背景技术

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。

发明内容

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

图1示出了根据实例实施例的说明性计算装置100。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。