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基于ARM微控制器和L298步进电机控制器实现探针驱
时间:2021-02-20 13:50

  扫描电化学显微镜(SECM)是80年代发展起来的一种电化学现场检测新技术。该技术驱动非常小的电极(探针)在靠近样品处进行扫描,样品可以是金属、半导体、高分子、生物基底等材料。SECM具有化学灵敏性,可测量微区内物质,从而获得对应的微区电化学和相关信息。它主要由电化学部分(电解池、探头、基底、各种电极和双恒电位仪器),用来精确地控制、操作探头和基底位置的位移驱动器,以及用来控制操作、获取和分析数据的

  位移驱动部分是通过超精密定位技术(UMDE)实现对探针的三维空间微位移的精准控制,操纵探头和基底间保持相对稳定,以便获得样品表面信息。它既是SECM控制系统的基本组成部分,也是SECM实现纳米级分辨率的关键技术之一。为了获取样品尽可能完整的信息,要求驱动位移空间相对样品有较大的量程,可达到厘米级别。同时高分辨率要求必须是超精密定位,分辨率可达到亚微米。因此,SECM的驱动部分采用宏微两级位移控制系统。宏定位采用步进电机,微定位采用压电陶瓷。一个好的驱动控制电路是影响SECM位移精度的关键因素,因此本文着重于设计二级位移系统的控制电路。

  步进电机作为角位移的执行机构,当步进驱动器接收到一个脉冲信号时,就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(即步进角)。由于可以通过控制离散的脉冲个数来控制角位移量,从而可以满足SECM准确宏定位的目的。步进电动机的控制占用火量的CPU工作时间,会影响了系统的整体性能。本驱动系统设计采用一种基于ARM微控制器的由L298构成的控制和驱动电路,既不占用CPU大量的时间,又能获得良好的控制和驱动效果。

  SGS公司的L298步进电机控制器的片内PWM斩波电路产生开关式控制绕组电流。该器件的一个显著特点是仅需时钟、方向和模式输入信号。步进电机所需相位由电路内部产生,它产生两相双极性驱动信号和电机电流设定。L298内含两个高电压人电流双桥式驱动器,可驱动电压最高46V、每相2.5A的步进电机,组成的两相双极性的步进电机驱动电路,原理如图2所示。由ARM芯片LPC2138输出PWM信号,经过光电隔离器TLP521-2,再与两个IO口组合送入双输入四与门74LS08实现正反转控制。SECM需要三维驱动,此处只画出一路电路。

  压电陶瓷是利用电介质在电场中的压电效应,直接将电能转换成机械能,产生微位移的换能元件。因其高刚度、高频响、推力大和高分辨率等优点,广泛应用十航空航天、精密测量、生物工程、机器人等领域。驱动电源对压电陶瓷和机构的微位移影响很大,故性能良好的驱动电源是实现高精度位移的关键。压电陶瓷对驱动电源要求如下:一定范围内连续可调、输出稳定性好、纹波小、分辨率高。

  压电陶瓷驱动电源从原理讲可以分为电压控制型和电荷控制型。这里采用电压控制型,由直流放大器芯片对控制电压信号进行线性放大和功率放大,输出0~150V连续可调的直流电压。它决定着电源输出电压的分辨率和稳定性,是整个电源的关键。

  Apex公司的PA69是一个高压、高速功率运算放大器,可采用单/双电源供电;转换速率非常高,可达到200V/μS;可以提供高达50mA的恒定输出电流,其峰值输山电流达100mA。PA69待机电流很小,一般不到1mA;具有限流保护功能。

  选用的压电陶瓷等效电容为0.1μF,需要0~150V的连续可调输出电压,频率0~1kHz(正弦波),则所需转换速率为:

  所选定的PA69运算放大器符合要求,电路如图3所示。其中引脚6、7为输入,2为输出,3和10以及8和11外接补偿电阻和电容,构成相位补偿网络,实现相位补偿。1和2引脚之间接限流电阻,形成对运放的限流保护功能。

  在室温(25℃)及标准电源电压下,输入电压为零时,为使集成运放的输出电压为零,在输入端加入失调电压VIO。实际上指输入电压V1=0时,输出电压VO折合到输入端的电压是负值,即VIO=-(VOVI=0)/AVO。

  PA69的最大失调电压为3mV,对分辨率要求为10mV以下的压电陶瓷驱动电源,PA69的输入特性不能满足设计要求,需要对电路的前级输入进行优化。为了减小输入失调电压,在该电源的线型放大部分,采用由OP07和PA69组成复合放大电路。MAXIM公司的OP07具有高精度输入失调电压,最大为75μV。由PA69和OP07组成一个新的具有负反馈的放大器,其输入失调电压为75μV×30=1.5mV《10mV,满足输入特性的要求。

  放大器的输入电压为0~5V,输出电压为0~150V,故根据特性曲线所示。

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  L99MOD53XPTR STMicroelectronics L99MOD53XP 多输出驱动器

  oelectronics L99MOD53XP多输出驱动器是一款微控制器驱动型多功能执行器驱动器,用于汽车应用。使用5个半桥和3个高侧驱动器可以驱动多达3个直流电机和3个接地电阻性负载。集成SPI可控制所有工作模式(正向、反向、制动和高阻抗)。此外,所有诊断信息均可通过SPI读取获得。 特性 符合AEC-Q100标准 三个半桥,用于0.75A负载 (RDSon = 1600m) 两个可配置的高侧驱动器,用于高达1.5A负载 (RDSon = 500m) 或0.35A负载 (RDSon = 1800m) 一个全桥,用于6A负载 (RDSon = 150m) 一个高侧驱动器,用于6A负载 (RDSon = 100m) 借助可编程软启动功能驱动负载,具有较高浪涌电流(即电流

  6A、

  LED1202JR STMicroelectronics LED1202 12通道LED驱动器

  oelectronics LED1202 12通道LED驱动器可确保5V输出能力,南粤风采36选7!各通道能够提供高达20mA的电流。8位模拟和12位数字调光控制通过输出电流分别调节每个通道。通过较长的开启和关闭时间改善了系统的低噪声发生性能。另外,相移功能有助于降低浪涌电流。内部寄存器可以存储8种模式,用于自动排序且无需MCU干预。 LED1202LED1202LED LED1202 IC...

  L99MOD50XPTR STMicroelectronics L99MOD50XP多输出驱动器

  oelectronics L99MOD50XP多输出驱动器是一款微控制器驱动型多功能执行器驱动器,用于汽车应用。使用6个半桥和5个高侧驱动器可以驱动多达5个直流电机和5个接地电阻性负载。集成SPI可控制所有工作模式(正向、反向、制动和高阻抗)。此外,所有诊断信息均可通过SPI读取获得。 特性 符合AEC-Q100标准 两个半桥,用于6A负载 (RDSon = 150m) 两个半桥,用于3A负载 (RDSon = 300m) 两个半桥,用于0.75A负载 (RDSon = 1600m) 一个高侧驱动器,用于6A负载 (RDSon = 90m) 两个可配置的高侧驱动器,用于高达1.5A负载 (RDSon = 500m) 或0.4A负载 (RDSon = 1800m) 两个高侧驱动器,用于0.5A负载 (RDSon = 1600m) 借助可编程软启动功能驱动负载,用较高浪涌电流作为电流限制值 待机模式下电流消耗极低(IS

  MAX25610AAUE+ Maxim Integrated MAX25610x降压和降压升压LED驱动器

  Integrated MAX25610x同步降压和降压-升压LED驱动器可提供恒定输出电流,以驱动大功率发光二极管。该驱动器适用于需要高压输入的汽车和工业照明应用。这些驱动器集成了两个60m功率MOSFET,可实现同步操作,从而最大限度减少了外部元件数量。该器件的灵活配置支持降压、反相降压-升压和升压转换。这些LED驱动器采用电流模式控制,可提供快速瞬态响应,并轻松实现环路稳定。Maxim MAX25610x驱动器还可以用作直流-直流转换器,使用FB输入作为输出分压器的反馈。 特性 符合汽车类AEC-Q100标准 高度集成,最大限度减少了物料需求 输入电压范围:5V至36V 工作频率:400kHz 开关频率选项:2.2MHz 内部电流检测选项 集成高侧和低侧开关MOSFET 带模拟控制电压的脉冲宽度调制 (PVM) 调光 降压LED驱动器,用于1至2个LED 反相降压-升压LED驱动器,用于3至5个LED 工作温度范围:-40C至+125C 短路、过压和热保...

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  半导体 L99LD01 高效恒流 LED 驱动器是一款完整的恒流直流-直流转换器 LED 驱动器,适用于汽车应用。它采用 BCD5S 70V 技术制造,并以 LQFP32 封装形式组装。L99LD01 用于升压、降压-升压和反激式转换器拓扑。一个内部随机抖动振荡器在低频模式下工作,扩大了开关频率的射频频谱,从而降低 EMC。 该装置包括内部低跌落电压调节器,可用于提供微控制器和复位引脚,用于在启动时和每次被调节的输出电压降到既定电压阈值以下时重置微控制器。 特性 合格汽车 [医]恒流操作 电流LED可由外部传感电阻器设置,并可通过SPI调节 转换器开关频率可调节的外部电阻(RSF) 内部扩频抖动振荡器的EMC降低 低频率PWM调光操作。 当前最大输入限制 最大开关占空比限制器 由外部电阻(R9)调节的斜率补偿) 电池过电压关闭保护(EXT。 需要R3,R4电阻) 链式OV检测(R5,R6外) 用于监测和控制LED温度(需要外部NTC电阻)、L...

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  MAX25612高压LED控制器是一款单通道高亮度LED (HB LED) 驱动器,适用于汽车前灯应用。这些应用包括远光灯、近光灯、日间行车灯 (DRL)、转向指示灯、雾灯和其他LED灯。该器件的输入电压范围为5V至48V,可以驱动一个LED灯串,最大输出电压为65V。MAX25612是完全同步型器件,适合需要同步整流的升压和降压-升压应用,可提供大于90%的效率。 MAX25612可检测LED灯串高侧的输出电流。需要进行高侧电流检测,以防止输出端到接地或电池输入端发生短路。该器件也是用于驱动LED的最灵活方案,支持升压、高侧降压或降压-升压模式配置。PWM输入提供高达5000:1的LED调光比,ICTRL输入在MAX25612中提供额外的模拟调光功能。MAX25612还包括一个FLT标志,用于指示灯串开路、灯串短路和热关断。MAX25612还支持内置扩频调制,以提高电磁兼容性能。 特性 集成度高,可最大限度地减少BOM、降低成本 +5.0V至+48V的宽输入电压范围和+65V的最大升压输出 集成pMOS调光FET驱动器 用于模拟调光的ICT...

  ALED1642GWXTTR STMicroelectronics ALED1642GW LED 显示驱动器

  oelectronics ALED1642GW LED 显示驱动器是单片低压低电流 16 位移位寄存器,用于 LED 面板显示屏。ALED1642GW 可确保 20V 的输出驱动能力,用户可以以串联方式连接若干个 LED。在输出阶段,16 个稳压电流源提供从 3mA 到 40mA 的恒定电流以驱动 LED。电流通过外部电阻器进行设定,并可以由一个 7 位电流增益寄存器在两个子范围间进行调整。各通道亮度可通过 12/16 位灰阶控制分别进行调整。可编程的开关时间(有四个不同值可用)改善了系统低噪声发生性能。 特性 16个恒定电流输出通道 输出电流3mA至40mA 电流可编程通过外部电阻 两个范围内的7位全局电流增益调整 12/16位PWM灰度亮度控制 可编程输出开启/关闭时间 错误检测模式(打开和短路-LED) 可编程短路LED检测阈值 自动节电/自动唤醒 可选择的SDO同步在CLK下降边缘 拉杜尔输出延迟(可选) 3V到5.5V供电电压 热停机和超温报警 高达30MH...

  LED8102SXTTR STMicroelectronics LED8102S LED阵列驱动器

  oelectronicsALED8102S LED阵列驱动器是一款单片、低电压、led驱动器,具有8个低侧通道。ALED8102S设计用于提供高达20V输出驱动能力,支持连接多个串联LED。八个稳压电流源提供5mA至100mA恒定电流来驱动LED。通过一个外部电阻器设置电流。 LED8102S具有热管理功能,可强制关断以保护器件(通常在+170C时关断,15C滞后重启)。热保护开关仅关闭输出通道。 工作电源电压范围为3.0V至5.5V。输出控制由四个开关输入提供,实现开/关切换操作。在所有有源输出LED上,可通过应用到输出使能引脚 (OE) 上的全局PWM信号调整亮度。输出可并联,或者不使用时不连接。 LED8102S LED驱动器采用14引脚高热效率薄型微缩小外形封装 (HTTSSOP)。 特性 8个恒定电流输出通道,由4个开关输入控制 输出电流:5mA至100mA 电流可通过外部电阻器编程 电源电压:3.0V至5.5V 20V电流发生器额定电压 热关断 工作结温范围:-40C至+150C ...

  STSPIN32F0251TR STMicroelectronics STSPIN32F025x250V三相控制器

  oelectronics STSPIN32F025x 250V三相控制器是高度集成的解决方案,用于驱动三相应用。由于集成度高,因此有助于设计人员减少PCB占位和总体物料清单。STSPIN32F025x内置STM32F031x6x7 MCU(采用Arm® 32位Cortex®-M0 CPU)和250V三路半桥栅极驱动器。半桥栅极驱动器可驱动N通道功率MOSFET或IGBT。该器件集成了具有高级smartSD功能的比较器,可确保快速有效地防止过载和过流。下部和上部驱动部分还集成了高压自举二极管,以及防交叉传导、死区时间和UVLO保护。这些特性可防止电源开关在低效率或危险条件下运行。低侧和高侧部分之间的匹配延迟可确保无周期失真。集成的MCU可以执行FOC、6步无传感器以及其他高级驱动算法(包括速度控制回路)。 特性 三相栅极驱动器 高达250V高压轨 驱动器电流能力 200mA/350mA拉/灌电流 (STSPIN32F0251) 1.0A/0.85A拉/灌电流 (STSPIN32F0252) dV/dt瞬态抑制:50V/ns ...

  STGAP2HSMTR STMicroelectronics STGAP2HS4A 单通道栅极驱动器

  oelectronics STGAP2HS 4A单通道栅极驱动器在栅极驱动通道、低电压控制和接口电路之间提供电流隔离。STGAP2HS适合用于中等功率和大功率应用,例如工业应用中的电源转换和电机驱动器逆变器,具有4A能力和轨到轨输出。 STM STGAP2HS单通道栅极驱动器有两种不同配置,一种具有独立的输出引脚,另一种具有单输出引脚和米勒钳位功能。借助独立输出引脚的配置,可通过专用栅极电阻分别优化导通和关断。单输出引脚和米勒钳位功能配置可防止半桥拓扑中快速换向时的栅极尖峰。两种配置均为外部元件提供较高的灵活性,降低物料清单成本。 STGAP2HS集成UVLO和热关断保护功能,可简化高可靠性系统的设计。双输入引脚支持选择信号极性控制和实施HW互锁保护,可在控制器发生故障时避免交叉传导。 STGAP2HS 4A单通道栅极驱动器采用宽体SO-8W封装。 特性 高达1200V高压轨 驱动器电流能力:4A拉电流/灌电流(25C时) dV/dt瞬变抗扰性:100V/ns,全温度范围内 整体输入-输出传播延迟:75ns ...

  STEVAL-LLL004V1 STMicroelectronics STEVALLLL004V1 LED驱动器

  oelectronics STEVAL-LLL004V1 LED驱动器是一款数控恒流LED驱动器。PFC级和两个直流-直流转换器设计用于在转换模式下工作以优化效率。该LED驱动器可提供75W的输出功率。 通过模拟和数字方法,该驱动器可以将LED调暗至最高亮度水平的0.5%。通过任何一种调光技术,该操作在整个调光范围内均无闪烁。该电路板具有高效率,功率因数几乎等于1,并且在宽输入电压和负载条件下具有低THD百分比。这得益于高性能ST电源产品,以及在32位STM32F0微控制器上运行的高级算法。 特性 宽输入电压范围:85VAC至265VAC 转换模式PFC 两个基于不同拓扑、在转换模式下工作的恒流输出: 降压拓扑 反向降压拓扑 输出电流:500mA 2.5% 输出端连接的LED数量:16至24个白光LED(每个3.3V) 满负载时,PFC

  EVL6562A-LED EVL6562A-LED恒流逆降压LED驱动器使用L6562A

  155将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302155集成解决方案大大降低了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达55A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 支持Intel®PowerState 4 使用3级PWM的零交叉检测选项 内部自举二极管 热警告输出和热关机 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 服务器和工作站,V-Core和非V核DC-DC转换器 大电流DC-DC负载点转换器 小型电压调节器模块 电源和笔记本 电路图、引脚图和封装图...

  151将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成到单个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP303151集成解决方案大大降低了封装寄生效应和电路板空间。 特性 能够达到50 A的平均电流 30 V / 30 V击穿电压MOSFET具有更高的长期可靠性 能够以高达1 MHz的频率切换 与3.3兼容V或5 V PWM输入 正确响应3级PWM输入 精确电流监测 具有3级PWM的过零检测选项 内部自举二极管 欠压锁定 支持英特尔®PowerState 4 应用 桌面和笔记本微处理器 图形卡 路由器和交换机 支持英特尔®PowerState 4 电路图、引脚图和封装图...

  040将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302040集成解决方案大大减少了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达40A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 正确响应3级PWM输入 支持英特尔®电源状态4 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 电源和笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...

  150将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302150集成解决方案大大降低了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达45A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 正确响应3级PWM输入 支持英特尔®电源状态4 使用3级PWM进行零交叉检测的选项 热警告输出和热关机 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 服务器和工作站,V-Core和非V-Core DC-DC Con转换器 小型电压调节器模块 高电流DC-DC负载点转换器 电源和笔记本 电路图、引脚图和封装图...

  055将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302055集成解决方案大大减少了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达50A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 支持Intel®PowerState 4 使用3级PWM的零交叉检测选项 内部自举二极管 热警告输出和热关机 热关机 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 服务器和工作站,V -Core和非V-DC DC-DC转换器 大电流DC-DC负载点转换器 小型电压调节器模块 电源和笔记本 电路图、引脚图和封装图...

  2是一款无线电源ASIC,可提供符合AirFuel MR标准的非接触式6.78 MHz电力传输单元(PTU)所需的电源,测量和支持功能。 NCP6992与蓝牙信令协议(BLE)相结合,通过管理功率传输(包括效率和故障条件管理),有助于调整和优化发送器线圈的功率。 特性 输入电压范围4.5V至22V 提供小型7x7mm²可湿性侧翼电镀QFN-56封装,间距0.4mm 直接从墙上适配器或USB端口供电 可通过3.4 MHzI²C接口进行广泛编程 50 W功率升压控制器,具有可在9V至55.2V(200mV步进)下编程的转换器,具有OVP和自动控制输入选项 可配置的睡眠模式和使用直接输入控制的快速唤醒循环 In集成式降压转换器5V& 500mA 2通用GPIO可用于逻辑I / O,ADC输入或时钟输出 系统LDO可编程为1.2V至3.6V,100 mV步进,带动态电压调节(DVS) USB BC 1.2检测的前端 具有OCP的四相可选6.78MHz PA驱动器 用于天线切换的PWM控制继电器驱动器 用于PA电源电压,电流和温度测量的10位ADC 一个阻抗控制检测器 具有ADC读数的差分...

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