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步进电机的驱动电路

信息摘要:

步进电机的驱动电路实际上是一种脉冲放大电路,由于功率放大器的输出直接驱动步进电机绕组,因此使脉冲具有一定的功率驱动能力。功率放大器的性能对步进电机的运行性能影响很大。对步进电机驱动电路要求的核心间题是如何提高步进电机的快速性和平稳性。步进电机常用的驱动电路主要有以下几种。单电压限流型驱动电路步进电机

步进电机的驱动电路实际上是一种脉冲放大电路,由于功率放大器的输出直接驱动步进电机绕组,因此使脉冲具有一定的功率驱动能力。功率放大器的性能对步进电机的运行性能影响很大。对步进电机驱动电路要求的核心间题是如何提高步进电机的快速性和平稳性。步进电机常用的驱动电路主要有以下几种。

单电压限流型驱动电路

步进电机一相的驱动电路,晶体管VT可认为是一个无触点开关,它的理想工作状态应使电流流过绕组的波形尽可能接近矩形波。但由于电感线圈中的电流不能突变,在接通电源后绕组中的电流按指数规律上升其时问常数,L为绕组电感为绕组电阻,时间后才能达到稳态电流。所以时间常数:很大,由于步进电动机绕组本身的电阻很从而严重影响电动机的启动频率。为了减小时间常数,在励磁绕组中串接电阻R,这样时间常数就大大减小,缩短了绕组中电流上升的过渡过程时间,从而提高了工作速度。

    在电阻R。两端并联电容C,由于电容上的电压不能突变,在绕组由截止到导通的瞬间,电源电压全部降落在绕组上.使电流上升更快,所以,电容‘又称为加速电容。

    二极管VD在晶体管VT截止时起续流和保护作用,以防止晶体管截止瞬间绕组产生的反电势造成管子击穿,串联电阻RD。使电流下降更快,从而使绕组电流波形后沿变陡。

    单电压驱动电路的特点是线路简单,成本低,低频时响应较好,缺点是效率低,尤其在高频工作的步进电机效率更加低,外接电阻的功率消耗大。高频时带载能力迅速下降。单电压驱动由于性能较差,在实际中应用较少只在小功率步进电机且在简单应用中才用到。

    双电压驱动电路习惯上称为高低压切换型电路,这种电路的特点是电动机绕组主电路中采用高压和低压两种电压供电,一般高压为低压的数倍。其基本思想是:不论电动机工作频率如何.在导通相的前沿用高电压供电来提高电流的前沿上升率,而在前沿过后用低压来维持绕组的电流。若加在VT1.和y12管基极的电压,,VTI和V.均饱和导通,+80 V的高电压源经R。加到步进电动机绕组,使其电流迅速上升;当时间到达t2(采用定时方式)时,或电流迅速上升到某一数值(采用定流方式)时,Ue2变为低电平,VT2管截止,电动机绕组上的电流由+12 V电源经VT1管来维持;此时,电动机绕组电流下降到电动机额定电流。直到t3时,Ub。也为低电平,VTl管截止,电流下降至零。一般电压Ub:由脉冲分配器经几级电流放大获得,电压儿由单稳定时或定流装置再经脉冲变压器获得。步进电机电路中串联的电阻Rc,一般按低压进行计算,因此阻值不大。双电压驱动加大了绕组电流的注人量,以提高其功率,适用于大功率和高频工作的步进电动机。但由于高压的冲击作用在低频工作时也存在,使低频输人能量过大而造成低频振荡加剧。同时,高低压衔接处的电流波动呈凹形,使步进电动机输出转矩下降。因此,双电压驱动电路的优点是:功耗小,启动力矩大,突跳频率和工作频率高,高频端出力较大。缺点是低频振荡加剧,波形呈凹形,输出转矩下降;大功率管的数量要多用一倍,增加了步进电机驱动电源。


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