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步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理圖講解雙極性步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路如圖所示,它會(huì)使用八顆晶體管來驅(qū)動(dòng)兩組相位。雙極性驅(qū)動(dòng)電路可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)四線式或六線式步進(jìn)電機(jī),雖然四線式電機(jī)只能使用雙極性驅(qū)動(dòng)電路,它卻能大幅降低量產(chǎn)型應(yīng)用的成本。雙極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的晶體管數(shù)目是單極性驅(qū)動(dòng)電路的兩倍,其中四顆下端晶體管通常是由微控制器直接驅(qū)動(dòng),上端晶體管則需要成本較高的上端驅(qū)動(dòng)電路。雙極性驅(qū)動(dòng)電路的晶體管只需承受電機(jī)電壓,所以它不像單極性驅(qū)動(dòng)電路一樣需要箝位電路。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作,而必須使用專用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器,如圖2所示,它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、保護(hù)單元等組成。圖中點(diǎn)劃線所包圍的二個(gè)單元可以用微機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)單元與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接耦合,也可理解成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)微機(jī)控制器的功率接口,這里予以簡單介紹。圖2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器 。在電機(jī)繞組回路中串有電阻Rs,使電機(jī)回路時(shí)間常數(shù)減小,高頻時(shí)電機(jī)能產(chǎn)生較大的電磁轉(zhuǎn)矩,還能緩解電機(jī)的低頻共振現(xiàn)象,但它引起附加的損耗。一般情況下,簡單單電壓驅(qū)動(dòng)線路中,Rs是不可缺少的。Rs對步進(jìn)電動(dòng)機(jī)單步響應(yīng)的改善如圖3(b)。{{分頁}} 圖3單電壓功率驅(qū)動(dòng)接口及單步響應(yīng)曲線雙電壓功率驅(qū)動(dòng)接口 。雙電壓驅(qū)動(dòng)的基本思路是在較低(低頻段)用較低的電壓UL驅(qū)動(dòng),而在高速(高頻段)時(shí)用較高的電壓UH驅(qū)動(dòng)。這種功率接口需要兩個(gè)控制信號,Uh為高壓有效控制信號,U為脈沖調(diào)寬驅(qū)動(dòng)控制信號。圖中,功率管TH和二極管DL構(gòu)成電源轉(zhuǎn)換電路。當(dāng)Uh低電平,TH關(guān)斷,DL正偏置,低電壓UL對繞組供電。反之Uh高電平,TH導(dǎo)通,DL反偏,高電壓UH對繞組供電。這種電路可使電機(jī)在高頻段也有較大出力,而靜止鎖定時(shí)功耗減小。 。高低壓驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)思想是,不論電機(jī)工作頻率如何,均利用高電壓UH供電來提高導(dǎo)通相繞組的電流前沿,而在前沿過后,用低電壓UL來維持繞組的電流。這一作用同樣改善了驅(qū)動(dòng)器的高頻性能,而且不必再串聯(lián)電阻Rs,消除了附加損耗。高低壓驅(qū)動(dòng)功率接口也有兩個(gè)輸入控制信號Uh和Ul,它們應(yīng)保持同步,且前沿在同一時(shí)刻跳變,如圖5所示。圖中,高壓管VTH的導(dǎo)通時(shí)間tl不能太大,也不能太小,太大時(shí),電機(jī)電流過載;太小時(shí),動(dòng)態(tài)性能改善不明顯。一般可取1~3ms。(當(dāng)這個(gè)數(shù)值與電機(jī)的電氣時(shí)間常數(shù)相當(dāng)時(shí)比較合適)。{{分頁}} ,設(shè)法使導(dǎo)通相繞組的電流不論在鎖定、低頻、高頻工作時(shí)均保持固定數(shù)值。使電機(jī)具有恒轉(zhuǎn)矩輸出特性。這是目前使用較多、效果較好的一種功率接口。圖6是斬波恒流功率接口原理圖。圖中R是一個(gè)用于電流采樣的小阻值電阻,稱為采樣電阻。當(dāng)電流不大時(shí),VT1和VT2同時(shí)受控于走步脈沖,當(dāng)電流超過恒流給定的數(shù)值,VT2被封鎖,電源U被切除。由于電機(jī)繞組具有較大電感,此時(shí)靠二極管VD續(xù)流,維持繞組電流,電機(jī)靠消耗電感中的磁場能量產(chǎn)生出力。此時(shí)電流將按指數(shù)曲線衰減,同樣電流采樣值將減小。當(dāng)電流小于恒流給定的數(shù)值,VT2導(dǎo)通,電源再次接通。如此反復(fù),電機(jī)繞組電流就穩(wěn)定在由給定電平所決定的數(shù)值上,形成小小的鋸齒波,如圖6所示。圖6斬波恒流功率驅(qū)動(dòng)接
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