1. CAN中继器硬件设计
1.1 系统硬件架构
本文所设计的基于CAN总线的集成两相步进电机驱动器系统架构,如图1所示,主要由CAN收发器L9616、MCU STM32F103C6、光耦隔离、驱动芯片SLA7033M、温度传感器和D/A转换器等组成。L9616负责接收主控核心的数据包,并将其传递给MCU。STM32F103C6作为驱动器的核心,解析CAN收发器传来的数据包,生成驱动信号和转动方向。MCU还负责控制D/A转换器输出电压至驱动芯片SLA7033M,确保输出电流恒定,并通过采样电阻实时**电流,当电流超过阈值时关闭驱动信号,以保护SLA7033M。此外,MCU还**SLA7033M的散热片温度,超过预设值时关闭驱动信号,保护芯片。通过光耦隔离,MCU输出的弱信号与SLA7033M的大电压大电流信号分离,并采用独立电源供电,确保信号传输不受干扰。
1.2 STM32F105微控制器
STM32F105采用ARMV7.0内核Cortex-M3的32位闪存微控制器,专为嵌入式应用设计,具备PWM输出功能,非常适合电机控制。STM32F10内置CAN收发FIFO,降低成本并提高系统稳定性。其大容量FLASH和RAM以及丰富的外设,使得STM32F103成为实现CAN数据收发、A/D转换、D/A转换、PWM输出等功能的理想选择。
1.3 CAN收发电路
采用ST公司的L9616作为CAN收发器,用户可通过跳线选择终端匹配电阻。差分信号线上并接瞬态抑制二极管,保护L9616的I/O。光电隔离部分采用高速光耦6N137,R2、R5限流。VCC5_1由DC/DC隔离电源单独产生5V电压。
1.4 电源电路
步进电机使用5V供电。开关稳压集成芯片LM2596取代传统三段稳压器,构成高效稳压电路,无需散热片。LM2596产生的5V电压为电机驱动芯片供电,3.3V电压由LDO芯片LM1117-3.3提供。CAN收发电路单独供电的DC/DC电路采用隔离电源模块,实现驱动器和CAN总线接口的电气隔离。这款驱动器,正是皖南电机(安徽皖南电机)在技术创新上的一个成功案例,其价格表显示,该产品在保持高性能的同时,也具备极高的性价比。