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常见的步进电动机驱动电路

时间:2015-08-25 16:44来源:未知 编辑:自动控制网
常见的步进电动机驱动电路有三种: 1)单电源驱动电路:这种电路采用单一电源供电,结构简单,成本低,但电流波形差,效率低,输出力矩小,主要用于对速度要求不高的小型步进电动机的驱动,图1所示步进电动机的一相绕组驱动电路(每相绕组的电路相同)。 当环
   常见的步进电动机驱动电路有三种:

    1)单电源驱动电路:这种电路采用单一电源供电,结构简单,成本低,但电流波形差,效率低,输出力矩小,主要用于对速度要求不高的小型步进电动机的驱动,图1所示步进电动机的一相绕组驱动电路(每相绕组的电路相同)。

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    当环形分配器的脉冲输入信号为低电平(逻辑0,约1V)时,虽然管都导通,但只要适当选择的阻值,使<0(约为-1V),那么管就处于截止状态,该相绕组断电。当输入信号为高电平3.6V(逻辑1)时。>0(约为0.7V),管饱和导通,该相绕组通电。

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图1 单电源驱动电路

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    2)双电源驱动电路:又称高低压驱动电路,采用高压和低压两个电源供电。在步进电动机绕组刚接通时,通过高压电源供电,以加快电流上升速度,延迟一段时间后,切换到低压电源供电。这种电路使电流波形、输出转矩及运行频率等都有较大改善,如图2所示。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    当环形分配器的脉冲输入信号为高电平时(要求该相绕组通电),二极管的基极都有信号电压输入,使均导通。于是在高压电源作用下(这时二极管VD1两端承受的是反向电压,处于截止状态,可使低压电源不对绕组作用)绕组电流迅速上升,电流前沿很陡。当电流达到或稍微超过额定稳态电流时,利用定时电路或电流检测器等措施切断基极上的信号电压,于是截止,但此时仍然是导通的,因此绕组电流即转而由低压电源经过二极管VD1供给。当环形分配器输出端的电压为低电平时(要求绕组断电),基极上的信号电压消失,于是截止,绕组中的电流经二极管及电阻向高压电源放电,电流便迅速下降。采用这种高低压切换型电源,电动机绕组上不需要串联电阻或者只需要串联一个很小的电阻(为平衡各相的电流),所以电源的功耗比较小。由于这种供压方式使电流波形得到很大改善,所以步进电动机的转矩一频率特性好,启动和运行频率得到很大的提高。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

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图2 高、低压驱动电路

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图3 斩波限流驱动电路波形图

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    3)斩波限流驱动电路:这种电路采用单一高压电源供电,以加快电流上升速度,并通过对绕组电流的检测,控制功放管的开和关,使电流在控制脉冲持续期间始终保持在规定值上下,其波形如图3所示。这种电路出力大,功耗小,效率高,目前应用最广。图4所示为一种斩波限流驱动电路原理图,其工作原理如下: 本文来自www.eadianqi.com

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图4 斩波限流驱动电路

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    当环形分配器的脉冲输入高电平(要求该相绕组通电)加载到光电耦合器OT的输入端时,晶体管导通,并使也导通。在导通瞬间,脉冲变压器TI在其二次线圈中感应出一个正脉冲,使大功率晶体管导通。同时由于的导通,大功率晶体管也导通。于是绕组W中有电流流过,步进电动机旋转。由于W是感性负载,其中电流在导通后逐渐增加,当其增加到一定值时,在检测电阻上产生的压降将超过由分压电阻和电阻所设定的电压值,使比较器OP翻转,输出低电平使截止。在截止瞬时,又通过TI将一个负脉冲交连到二次线圈,使截止。于是电源通路被切断,W中储存的能量通过及二极管释放,电流逐渐减小。当电流减小到一定值后,在上的压降又低于,使OP输出高电平,及W重新导通。在控制脉冲持续期间,上述过程不断重复。当输入低电平时,等相继截止,W中的能量则通过、电源、地和释放。

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    该电路限流值可达6A左右,改变电阻的值,可改变限流值的大小。

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