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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
p>
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
图
p>
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
和
K4
,
K2
和
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
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
(
p>
即
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
p>
提供线圈绕组的续流,电流回路为地→
VD4
→线圈绕组
BA
→
VD1
→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
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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