IR2103驱动+双H桥电路=步进电机

IR2103+H桥电路调试遇到的问题

就目前来说，搭建一个H桥电路来驱动步进电机应该是没有多大的问题的，如果不做到很精确的话，现在常用的MCU、驱动芯片就可以做到很精准。

本人大二，做的一个四层板的风光互补器（你可以认为他是一个充电的，其实，还真就是个充电的）用到了一个不算太大的额定电流2.5A的步进电机。哎，说出来都是泪，这一块可把我整哭啦。

具体情况是这样的：

1. 电路方面就是一组8个MOSFET共两组的管子来实现相位的导通。目前我见到的对管子的设计是在集电极和发射极之间加一个电容和检流电阻，目的是为了吸收尖峰电压，以及抑制换相时的反向电动势，也起到续流的作用从而来实现保护MOSFET管子。还有一中并联快恢复二极管的，其实作用我觉得应该都是大同小异，具体能提升多大的优势，这些理论性的知识，本人目前还真的接触不了。我要说的是，在增强型的MOS管当中，这些电路效应的影响在内部管子当中都已经做到了保护**（我觉得，我说了一大堆废话，大神们请自觉屏蔽，跪求保护 哈哈哈）**
2. 在换相方面则使用MCU来进行控制，就是一组8拍嘛，就用的是Timer中断服务程序来实现的。目前大部分的芯片的运行速度去实现电机的换相绰绰有余，本人才学简陋还没见过更高的驱动器，也希望接触到更高的驱动器。
3. 外加一些过流保护的电路，来实现对负载电机的保护（你别说可真是保护啦，一会直接击穿一相，坏我两个管子，一个一块钱。不行，我在这里一定要吐槽一下，我第一版的电机驱动电路的设计，或门+与门+393实现的硬件电路的保护，TTL电平、COMS电平+OD门混杂到了一块， 要不就是这个驱动不了这个，要不就是电平状态确定不了。其实说到底，还是我笨，在调试的时候一定要一定要一级一级的调试，不要直接焊好来进行上电调试，出了问题想哭都不知道去哪里哭。
4. 既然学了几个芯片，我觉得有必要说一些，大神如果实在看不下去就别看了，我自己写的感觉都是在废话，哎，我太难啦。

LM393，一个滞回比较器，当一端输入的电压小于另一端输入的电压的时候输出为高电平，而输出的结构为OD门高阻态，它的高电平必须又后继电路来确定，这也是为了提高驱动能力。相反高于另一端的输入则输出的为低电平，这个无可厚非。我想说的是，两端的输入都悬空，或者说不加任何输入，这样他的电平是不确定的。
74HCT系列，我到现在还在想着老师说的，TTL电平悬空默认为高电平。可真是把我害惨啦，我可能是在上实验课的时候没记住老师前面还有一句话那就是已经加了上拉电阻。嗯，对，加上拉电阻就没错，不要悬空。

5. 驱动芯片则用的就是常用的IR21系列的，带自举的芯片，可驱动H
   桥的上下臂导通。这里去怕的就是时延造成的管子非正常打开或者关闭，导致一个臂膀导通直接烧毁，这里我见到的补救措施就是分析波形来通过软件的死区时间来控制一下。（我是个萌新，请大神不要再喷我啦，让我再得瑟两分钟）。其实我还想说的就是IR21系列的芯片其实在说出的时候内部就已经集成了死区时间控制的功能。大部分，不出任何意外的话，如果大家真的出现了不可预估和分析不了的问题，我觉得在死区时间和MOSFET管子并联二极管都起不到多大的作用，相反他们还会对你的系统造成一定的影响，主要矛盾还不是在这里，排除次要矛盾。

下面就是重点啦，可把我牛皮坏了，给大家废话啦这么多。

• 第一点就是在大家把控制、驱动芯片和H桥搭建好了之后，就开始换相输出波形，发现他的波形还是可以的，我觉得大家可以在AB之间加一个电阻来实际模拟一下电机来查看一下波形，相信大家对照着时序图看看波形也没有多大问题。

• 上电之后我出现的问题有，1.电机能转，但是抖动特别严重，明确是电机在正常转动的时候是不能太感觉出抖动的。2，电机的转速不能太慢，一般正常的工作转速在600转每分钟。3，就是电机 咔哒 抖动了一下就凉啦，发现管子也导通坏了。4，电机能转动，但是发热特别严重，一会之后就会冒烟。

针对我遇见的问题，我分析的方法有，1，转速太慢。2，IR21的自举能力并没有发挥好，自举电容的容值和方波的频率有很大的关系，基本上是频率越大，自举电容的容值可以越小，频率越低，自举电容的容值越大，他需要一个充放电的过程。上张图看看吧：

一个很典型的图，其中查看数据手册，当HO输出为高的时候是VB和HO导通的，接入的是VCC的电压，自举电容就是C75,当后继电容的MOSFET管子导通的时候，大电压直接加到B-端口，这样在基极和发射极会形成反偏工作在一种截至状态，这个时候因为电容两端的电压是不能突变的，需要一个充电的过程，电容的另一端就会被抬高，电压为=Vcc+电机接入的电源。来实现正常的基极发射极导通。
3，管子发烫，这个原因相信就很简单啦，大家都知道MOS管是工作在开关状态的而不是模电书上讲的工作在线性状态（这里容小弟瞎扯两句，好久没打过这么多字啦），需要确定一个比较好的静态工作点，来实现电流的放大。这里要说明的几点就是**(大神们请自觉屏蔽，蟹蟹）**放大器，实际上并不是实现了放大的作用，而是通过一个小的电流去控制大的电流的输出，根据能量的守恒也明白为何平白无故的放大我的能量啊，那大家都肯定不愿意啊。通过工作在线性状态，而线性的控制着的大电流，实现电流的“放大”作用。这个大电流还是外接Vcc提供的。重点来啦之所以为什么会发热的那么严重甚至冒烟，其实就工作在了线性状态，有VGS越大RDS越小。且G极的输入电流不能超过1mA否则容易损坏MOS管子。解决这个问题就是要实现正常的自举，实其管子工作在开关状态。

其实瞎扯了这么多，我的第一版还是甭啦，因为电路的设计不能控制电流的大小，也实现不了电流的近似正弦波的输入。所以转还是能转的，但是抖动严重，能量损耗非常高。

之后的大家应该想到就是，对电机实现限流的作用，我百度了很多对步进电机的控制，细分啦、限流啦，其实步进电机驱动器技术已经很成熟啦，我身为一个萌新在这里哔哔这么多，躲在角落里瑟瑟发抖。

对，其实我就在换相的时候对步进电机进行PWM波斩波限流，从而是她近似正弦波的输入，限制电流还能通过占空比来调节，不同的PWM波频率和占空比就可以很完美的体现出正弦波电流的输入，这样电机就很稳啦，亲测有效（我觉得大神如果真的看我哔哔到了这里，肯定会想这不就是最基本的做法吗，而且步进电机不实现限流可能吗，像你这样的强制换相还是方波的电机不抖动不发热这不明摆着累吗，谁会像你这样搞啊，大神教训的是，但是身为萌新，我就想在角落里色色发抖）

本人亲测有效，而且效率很高，管子基本上没有温度，而且不需要加散热片，成本低容易控制。这我这个四层板子加上他很值得啦，如果要买驱动器的话，一个驱动芯片20块钱大洋，体积还大做不到微型化。我这个电机只是为了调节一下风机的桨叶位置，来实现最大的转速的转速用来发电实现MPPT算法。

就先哔哔这里吧，我也哔哔的有点累啦，下面我可能会说我亲测的Buck电路和MPPT算法以及PID算法。（大神啊，我还想小声bb一会，就一会）