一种降低EMI的步进电机驱动器的制作方法

一种降低emi的步进电机驱动器
技术领域
1.本实用新型涉及步进电机技术领域，具体是一种降低emi的步进电机驱动器。


背景技术：

2.步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的；
3.体外诊断ivd仪器，俗称临床检验分析仪器，种类很多，功能也是多种多样，一般这类仪器检测的对象是人体样本，比如血液、体液和组织等，通过对样本进行检测与校验，从而获取临床诊断信息，进而对疾病进行预防、诊断、治疗、后期观察、健康评价等，根据检验原理和诊断方法，产品又可分为血液、生化、免疫、生物分子和组织细胞等分析仪器；步进电机因其精度高、推力大和所需空间小等特点，非常符合医疗仪器的设计要求，被广泛应用于医疗和实验室自动化行业，尤其是在医疗诊断和实验室分析检验类仪器。
4.现有技术中具有如下问题：
5.现有的驱动器在使用的过程中，开关过程中会产生较多谐波，驱动器产生的谐波通过电缆及电机对外发射电磁波，这类电测波会对别的用电设备产生干扰，甚至影响其它设备正常工作，驱动器需要通过连接控制信号和供电，大大加大的仪器设备的电路连接的复杂性，大降低仪器的可靠性。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种降低emi的步进电机驱动器，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.本实用新型的技术方案是：一种降低emi的步进电机驱动器，包括主板，所述主板的外壁设置有芯片主体，所述芯片主体电性连接有p1接口、p2接口、mos管和储存器接口；
8.所述p1接口、p2接口、mos管和储存器接口固定在主板上。
9.优选的，所述芯片主体的型号为tmc2160a，芯片主体输入电压8～60v，最大输出电流20a，且芯片主体包括spreadcycle和steathchop两种模式，分别用于高动态的运动控制与低噪声低速的运动控制。
10.优选的，所述mos管型号为si4288dy。
11.优选的，所述高动态的运动控制与低噪声低速的运动控制的使用步数(step)、方向(dir)和使能(en)方式控制，控制信号采用光耦隔离进行控制，由于方向和使能小于1khz的属于低率信号使用低速光耦ps2801，步数信号大于50khz的属于高率信号使用tlp2362高速光耦。
12.优选的，所述芯片主体设置ihold_irun寄存器的19～16bit，可以控制n*2^18个晶振周期，硬件配置为cfg6脚拉至vcc，ihold＝*irun。
13.优选的，所述芯片主体还包括驱动器，驱动器的驱动桥开关对线圈进行电流控制。
14.优选的，所述驱动器包括三种谐波抑制电路，三种谐波抑制电路包括共模抑制电路、穿心电容抑制电路和共模抑制加穿心电容抑制电路。
15.本实用新型通过改进在此提供一种降低emi的步进电机驱动器，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
16.本实用新型的驱动采用驱动桥开关方式对线圈进行电流控制，因此在开关过程中会产生较少谐波，驱动器产生的谐波通过电缆及电机对外发射电磁波，这类电测波不会对别的用电设备产生干扰。
附图说明
17.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步解释：
18.图1是本实用新型的驱动器主体立体图；
19.图2是本实用新型的电路图；
20.图3是本实用新型的光耦控制信号电路图；
21.图4是本实用新型的驱动芯片电路图；
22.图5是本实用新型的线圈双向电流电路图；
23.图6是本实用新型的线圈图；
24.图7是本实用新型的谐波抑制电路图。
25.附图标记说明：1、主板；2、芯片主体；3、p1接口；4、p2接口；5、mos管。
具体实施方式
26.下面对本实用新型进行详细说明，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.实施例1：
28.本实用新型通过改进在此提供一种降低emi的步进电机驱动器，如图1－图7所示，包括主板1，主板1的外壁设置有芯片主体2，芯片主体2电性连接有p1接口3、p2接口4、mos管5和储存器接口6；
29.p1接口3、p2接口4、mos管5和储存器接口6固定在主板1上。
30.p1接口3用于接入电流和型号，通过芯片主体2进行转化，并通过mos管5输出信号，通过p2接口4将输出的电流和信号输送到需要控制的进步电机，能够有效的控制进步电机，同时减少其他的谐波，驱动器产生的谐波通过电缆及电机对外发射电磁波，这类电测波会对别的用电设备不产生干扰，不影响其它设备正常工作。
31.本实用新型进一步设置为，芯片主体2的型号为tmc2160a，芯片主体2输入电压8～60v，最大输出电流20a，且芯片主体2包括spreadcycle和steathchop两种模式，分别用于高动态的运动控制与低噪声低速的运动控制。
32.芯片主体2支持全步、1/2、1/4、1/8、1/16、1/32、1/64、1/128、1/256细分，提供spreadcycle和steathchop两种模式分别应用于高动态的运动控制与低噪声低速的运动控制，此处选用spreadcycle模式，16细分，3个信号隔离光耦控制使能方向和步进以及一些外围电路组成。
33.本实用新型进一步设置为，高动态的运动控制与低噪声低速的运动控制的使用步数step、方向dir和使能en方式控制，控制信号采用光耦隔离进行控制，由于方向和使能小于1khz的属于低率信号使用低速光耦ps2801，步数信号大于50khz的属于高率信号使用tlp2362高速光耦。
34.单板采用24v供电，经ldo型稳压芯片st公司l78l33abutr转换为3.3v电源为驱动芯片tmc2160a数字电路、光耦供电
35.本实用新型进一步设置为，芯片主体2设置ihold_irun寄存器的19～16bit，可以控制n*2^18个晶振周期，硬件配置为cfg6脚拉至vcc，ihold＝*irun。
36.硬件配置为cfg6脚拉至vcc，ihold＝*irun,大小是运行电流的一半，ihold与irun立即切换，提高芯片主体2的反应效果。
37.本实用新型进一步设置为，芯片主体2还包括驱动器，驱动器的驱动桥开关对线圈进行电流控制。
38.驱动器还包括两个h桥电路组成，每一组用于提供电机线圈双向电流，每个桥主要由4个mosfet、栅极电阻和1个检流电阻组成，r27,r28,r35,r36栅极电阻：减缓栅极信号上升沿速率可改善emi、防止驱动芯片与mosfet之间产生振铃信号。r38检流电阻：检测电机线圈电流反馈给驱动芯片进行斩波控制
39.本实用新型进一步设置为，驱动器包括三种谐波抑制电路，三种谐波抑制电路包括共模抑制电路、穿心电容抑制电路和共模抑制加穿心电容抑制电路。
40.根据，驱动器可以降低线路及电机的辐射发射，虚线部分为对应抑制电路拓扑，其中启动器输出每组相线串入共模电感抑制共模传导，然后每根相线的经过穿心电容抑制每根相线的高频谐波
41.实施例二
42.基于本技术的第一实施例提供的一种降低emi的步进电机驱动器，本技术的第二实施例提出另一种降低emi的步进电机驱动器。第二实施例仅仅是第一实施例的优选的方式，第二实施例的实施对第一实施例的单独实施不会造成影响。
43.下面结合附图和实施方式对本发明的第二实施例做进一步说明。
44.本实用新型进一步设置为，mos管5型号为si4288dy，具体参数为：
[0045][0046]
本实施例二与实施例一的区别仅在于通过设置mos管5，实现更低的损耗和更快的响应。
[0047]
工作原理：
[0048]
芯片主体2产生机驱动器三种谐波抑制电路，通过对步进电机驱动器输出相线增加共模电感、穿心电容、或者共模电感加穿心电容的组合，可以降低线路及电机的辐射发射，同时，因此在开关过程中会产生较少谐波，驱动器产生的谐波通过电缆及电机对外发射电磁波，这类电测波会对别的用电设备不产生干扰，不影响其它设备正常工作。

技术特征：
1.降低emi的步进电机驱动器，其特征在于，包括主板(1)，所述主板(1)的外壁设置有芯片主体(2)，所述芯片主体(2)电性连接有p1接口(3)、p2接口(4)、mos管(5)和储存器接口(6)；所述p1接口(3)、p2接口(4)、mos管(5)和储存器接口(6)固定在主板(1)上。2.根据权利要求1所述的一种降低emi的步进电机驱动器，其特征在于：所述芯片主体(2)的型号为tmc2160a，芯片主体(2)输入电压8～60v，最大输出电流20a，且芯片主体(2)包括spreadcycle和steathchop两种模式，分别用于高动态的运动控制与低噪声低速的运动控制。3.根据权利要求1所述的一种降低emi的步进电机驱动器，其特征在于：所述mos管(5)型号为si4288dy。4.根据权利要求2所述的一种降低emi的步进电机驱动器，其特征在于：所述高动态的运动控制与低噪声低速的运动控制的使用步数(step)、方向(dir)和使能(en)方式控制，控制信号采用光耦隔离进行控制，由于方向和使能小于1khz的属于低率信号使用低速光耦ps2801，步数信号大于50khz的属于高率信号使用tlp2362高速光耦。5.根据权利要求1所述的一种降低emi的步进电机驱动器，其特征在于：所述芯片主体(2)设置ihold_irun寄存器的19～16bit，可以控制n*2^18个晶振周期，硬件配置为cfg6脚拉至vcc，ihold＝*irun。6.根据权利要求1所述的一种降低emi的步进电机驱动器，其特征在于：所述芯片主体(2)还包括驱动器，驱动器的驱动桥开关对线圈进行电流控制。7.根据权利要求6所述的一种降低emi的步进电机驱动器，其特征在于：所述驱动器包括三种谐波抑制电路，三种谐波抑制电路包括共模抑制电路、穿心电容抑制电路和共模抑制加穿心电容抑制电路。

技术总结
本实用新型涉及步进电机技术领域，具体是一种降低EMI的步进电机驱动器，包括主板，所述主板的外壁设置有芯片主体，所述芯片主体电性连接有P1接口、P2接口、MOS管和储存器接口；所述P1接口、P2接口、MOS管和储存器接口固定在主板上，本实用新型的驱动采用驱动桥开关方式对线圈进行电流控制，因此在开关过程中会产生较少谐波，驱动器产生的谐波通过电缆及电机对外发射电磁波，这类电测波不会对别的用电设备产生干扰。生干扰。生干扰。


技术研发人员：高凯悦 王争光 李向坤 杨辰熠 张桢阳 沈国金
受保护的技术使用者：嘉兴凯实生物科技股份有限公司
技术研发日：2023.02.03
技术公布日：2023/7/17