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图 3 步进电动机驱动主回路图
步进电机控制系统框图如图 4 所示。采用 FPGA 作为主控制芯片, 将控制
器与驱动器的数字电路部分集成在一片 FPGA 上实现。为了控制绕组电流，在
设计中引入电流跟踪型闭环反馈，反馈电流与给定的正弦电流（离散的正弦
表）经过改进的比例积分 PI 调节后进行 SPWM 调制，输出 6 路 PWM 波，来
控制驱动电路三个桥臂上的 6 个 IGBT 开通关断。如果忽略死区时间控制每个
桥臂的上下半桥的两路 PWM 波互补即上半桥 PWM 波为高/低电平时，下半桥
PWM 波为低/高电平。系统采用 14 位宽度
§计数器产生 PWM 载波，载
波频率 12.2KHz，电流数据全部采用 14 位精度进行离散化。200MHz 时钟由
§放大后，控制步
进电机运行。步进电机运行状态（转速和转向）通过 LED 指示。步进电机转速
是由查表速度决定的，CP 是用来决定查表频率，在细分等级一定的情况下
CP 速度越高电机转速越快。如果电机在高细分下高速旋转则 CP 脉冲频率就会
很高，导致 PWM 脉宽过小，使功率模块 IGBT 控制桥臂频繁
§，其结果是
开关损耗大为增加，功率模块过热。而高细分在步进电机高速旋转时其优势并
不明显，所以在不影响电机运行精度的情况下，系统根据转速对细分精度在
4096、
§、512、256、128、64、32 之间自动调节，使电机更加平稳可
靠的运行。
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