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步进电机H桥功率驱动电路设计

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-02-12 06:43
tags:

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2021年2月12日发(作者:majority)


设计一种步进电机驱动电路,使加到电机绕组上的电流信号前后沿较陡,降低了开关损耗,


改善了电机的高频特性,


同时具有多种保护功能.

实验证明,


该驱动电路简单、可靠并具有


优良的驱动性能.





H


桥功率驱动电路可应用于步进电机、


交流电机及直流电机等的驱动.


永磁步进电机或


混合式步进电机的励磁绕组都必须用双极性电源 供电,


也就是说绕组有时需正向电流,


有时

需反向电流,这样绕组电源需用


H


桥驱动.本文以两相混合 式步进电机驱动器为例来设计


H


桥驱动电路.

< br>





1


电路原理











1


给出了


H


桥驱动 电路与步进电机


AB


相绕组连接的电路框图.

< br>







4


个开关


K1



K4



K2



K3


分 别受控制信号


a



b

< br>的控制,当控制信号使开关


K1



K4


合上,


K2


< br>K3


断开时,


电流在线圈中的流向如图

< br>1(a)



当控制信号使开关


K 2



K3


合上,


K1



K4


断开时,电流在线圈中的 流向如图


1(b)


所示.


4

< p>
个二极管


VD1



VD2



VD3



V D4


为续流二极管,它们所起的作用是:以图


1(a)


为例,当


K1



K4< /p>


开关受控制由闭合转向断开


时,由于此时线圈绕组


AB


上的电流不能突变,仍需按原电流方向流动


(



A



B)


,此时由


VD3



V D2


来提供回路.


因此,


电流在


K1



K4


关断的瞬 间由地→


VD3


→线圈绕组


AB



VD2


→电源


+V s


形成续流回路.


同理,


在图


1(b)


中,


当开关


K 2



K3


关断的瞬间,


由二极管


VD4



VD1


提供线圈绕组的续流,电流回路为地→


VD4


→线圈绕组


BA



VD1

< p>
→电源


+Vs


.步进电


机 驱动器中,实现上述开关功能的元件在实际电路中常采用功率


MOSFET


管.










由步进电机


H


桥驱动电路原理可知,电流在绕组中流动是两个完全相反的方向.推动


级的信号逻辑应 使对角线晶体管不能同时导通,以免造成高低压管的直通.










另外,


步 进电机的绕组是感性负载,


在通电时,随着电机运行频率的升高,而过渡的时

< p>
间常不变,使得绕组电流还没来得及达到稳态值又被切断,平均电流变小,输出力矩下降,


当驱动频率高到一定的时候将产生堵转或失步现象.


因此,


步进电机的驱动除了电机的设计


尽量地减少绕组电感量外,

< br>还要对驱动电源采取措施,


也就是提高导通相电流的前后沿陡度

< br>以提高电机运行的性能.


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