步进电动机驱动器技术解析

3D打印机使用的步进电动机驱动器可以分为三种类型。第一种类型为独立的驱动板，比如Reprap主控板、MakerBot主控板，它们需要插接单独的驱动电路板。这些独立驱动板的驱动芯片使用Allegro A3982，驱动电流可以达到2A，早期这类驱动板使用两片L297/L298驱动芯片。相比最新的驱动芯片，早期的驱动芯片价格昂贵，散热性能不好。早期有些挤出机也会使用独立的直流电动机驱动板（H桥电路），这种驱动器大多不具备过电流、过温、短路保护功能，使用这些电路板一定注意不能把电流（PWM）调得太高，尤其使用小电阻步进电动机时，可能会同时烧毁步进电动机和驱动电路板。图3-9为L297驱动芯片。

第二种类型为主板可插拔类型的驱动模块，可以直接插接到Sanguinololu、Ramps、Gen7系列的主板上，经常会使用Allegro A4983/A4988QFN封装的驱动芯片，一般可以提供1～1.5A的驱动电流，最高支持16细分驱动模式。目前使用TIDRV8825驱动芯片的驱动模块渐渐流行起来，可以提供峰值2.5A、持续1.75A的输出电流（良好散热情况下），支持32细分驱动模式，采用TSSOP封装散热性能更好（电流低于1.5A情况下不需要使用散热片），并且可以和A4988驱动模块共同使用。图3-10为A4988、DRV8825驱动芯片。

图3-9 L297驱动芯片

图3-10 A4988、DRV8825驱动芯片(www.xing528.com)

第三种类型为集成式驱动模块，大部分使用AllegroA4988/A4982驱动芯片，典型代表是最新的Reprap Melzi2.0电路板使用了A4982芯片。早期比较常用的电路板Melzi2.01284P、Melzi Ardentissimo1.0使用了A4988芯片。相比最新电路板集成的A4982具有更多优点，具备低电流自动休眠功能，采用TSSOP封装，散热性能更好，并且大部分情况不需要加装散热片。图3-11为Melzi Ardentissimo和Melzi2.0驱动芯片。

图3-11Melzi Ardentissimo和Melzi2.0驱动芯片

步进电动机驱动器电流调节：在使用步进电动机驱动器时，爱好者往往会自行调节步进电动机的驱动电流。比步进电动机额定大的驱动电流很容易烧毁电动机驱动芯片，甚至烧毁步进电动机。每种类型的驱动芯片一般都需要连接一个可调电位器给驱动芯片提供一个参考电压（U_ref），并且驱动芯片还需要连接两个感应电阻R_s（驱动芯片内部集成两组H桥电路）。输出电流（I_TripMax）就是根据参考电压和感应电阻来计算的，比如A4988、A4982芯片I_TripMax=U_ref/（8R_s），DRV8825驱动芯片I_TripMax=U_ref/（5R_s）。其中，U_ref可以用万用表测量可调电位器外壳的对地电压；R_s电阻在驱动电路板上也非常容易找到，大多由两个挨着的阻值为0.05Ω、0.1Ω或者0.2Ω的电阻组成。更多驱动芯片的电流计算方法请查找芯片厂商提供的数据手册（Datasheet）。