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步進電動機的功率驅動電路結構原理

發布日期：2018-05-14 21:45:25 作者：德力西旗艦店

摘要： 單電壓限流型驅動電路是步進電動機一相的驅動電路，L是電動機繞組，晶體管VT可以認為是一個無觸點開關，它的理想工作狀態應使電流流過繞組L的波形盡可能接近矩形波。但是由于電感線圈中的電流指數規律上升，其時間常數，須經過的時間后才能達到穩態電流。

目前，國內經濟型數控機床步進電動機驅動電路主要有以下幾種:

1.單電壓限流型驅動電路

　　單電壓限流型驅動電路是步進電動機一相的驅動電路，L是電動機繞組，晶體管VT可以認為是一個無觸點開關，它的理想工作狀態應使電流流過繞組L的波形盡可能接近矩形波。但是由于電感線圈中的電流指數規律上升，其時間常數，須經過的時間后才能達到穩態電流。

　　二極管V在晶體管VT截止時起續流和保護作用，以防止晶體管截止瞬間繞組產生的反電勢造成管子擊穿，串聯電阻RD使電流下降更快，從而使繞組電流波形后沿變陡。

由于步進電動機繞組本身的電阻很小，所以，時間常數很大，從而嚴重影響電動機的啟動頻率。為了減小時間常數，在勵磁繞組中串以電阻R，這樣時間常數就大大減小，縮短了繞組中電流上升的過度過程，從而提高了工作速度。

在電阻R兩端并聯電容C，是由于電容上的電壓不能突變，在繞組由截止到導通的瞬間，電源電壓全部降落在繞組上，使電流上升更快，所以，電容C又稱為加速電容。

　　這種電路的缺點是R上有功率消耗。為了提高快速性，需加大R的阻值，隨著阻值的加大，電源電壓也勢必提高，功率消耗也進一步加大，正因為這樣，單電壓限流型驅動電路的使用受到了限制。

2.高低壓切換型驅動電路

優點：功耗小，啟動力矩大，突跳頻率和工作頻率高。

缺點：大功率管的數量要多用一倍，增加了驅動電源。

　　高低壓切換型驅動電路的最后一級如圖 (a)所示，相應的電壓電流波形圖如圖(b)所示。這種電路中采用高壓和低壓兩種電壓供電，一般高壓大于60V，低壓為5~20V。V1在VT1和VT2都截止時通過電源和V2為電機繞組提供放電回路。在t1-t2時間內。

　　VT1和VT2均飽和導通，＋80V的高壓電源經過VT1和VT2管加到步進電動機的繞組上，使其電流迅速上升，當時間到達t2時，或電流上升到某一數值時，Ub2變為低電平，VT2截止，電動機繞組的電流由+12V電源經過VT1管來維持。

　　此時，電流下降到電動機的額定電流，直到t3時Ub1也為低電平，VT1管截止，電動機繞組電流下降到0。一般電壓Ub1由脈沖分配經過幾級放大獲得，電壓Ub2由單穩定時或定流裝置再經脈沖變壓器獲得。

3.PWM　型驅動電路

恒頻脈寬調制功放電路基本上是把斬波恒流和斬波平滑功放電路的特點集于一身，功能更好。V1是20kHz的方波，它作為各相D觸發器的時鐘信號CP，以保證各相以同樣的頻率進行斬波。V2是步進控制信號。

Vref是比較器OP的正輸入端信號，它用于確定電機繞組電流iL 的穩定值。恒頻脈寬調制功率放大電路不但有較好高頻特性，而且有效地減少了步進電機的噪聲，同時還降低了功耗。因此體積也可以減少。但是由于斬波的頻率較高，對功放管的要求也稍高。而這種電路的低頻振蕩也較高。

步進電動機的驅動電路實際上是一種脈沖放大電路，使脈沖具有一定的功率驅動能力。由于功率放大器的輸出直接驅動電動機繞組，因此，功率放大電路的性能對步進電動機的運行性能影響很大。對驅動電路要求的核心問題則是如何提高步進電動機的快速性和平穩性。

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