步进电动机的驱动方法

时间:2023-03-18作者:佚名
步进电动机不能直接接到工频交流或直流电源上工作,而必须使用专用的步进电动机驱动器,如图1所示,它由脉冲发生控制单元、功率驱动单元、保护单元等组成。图中点划线所包围的二个单元可以用微机控制来实现。驱动单元与步进电动机直接耦合,也可理解成步进电动机微机控制器的功率接口,这里予以简单介绍。

步进电动机的驱动方法
图1 步进电动机驱动控制器
1. 单电压功率驱动接口
  实用电路如图2所示。在电机绕组回路中串有电阻Rs,使电机回路时间常数减小,高频时电机能产生较大的电磁转矩,还能缓解电机的低频共振现象,但它引起附加的损耗。一般情况下,简单单电压驱动线路中,Rs是不可缺少的。Rs对步进电动机单步响应的改善如图2(b)。

步进电动机的驱动方法

图2 单电压功率驱动接口及单步响应曲线

步进电动机的驱动方法
图3 双电压功率驱动接口
2.双电压功率驱动接口
  双电压驱动的功率接口如图3所示。双电压驱动的基本思路是在较低(低频段)用较低的电压UL驱动,而在高速(高频段)时用较高的电压UH驱动。这种功率接口需要两个控制信号,Uh为高压有效控制信号,U为脉冲调宽驱动控制信号。图中,功率管TH和二极管DL构成电源转换电路。当Uh低电平,TH关断,DL正偏置,低电压UL对绕组供电。反之Uh高电平,TH导通,DL反偏,高电压UH对绕组供电。这种电路可使电机在高频段也有较大出力,而静止锁定时功耗减小。
3.高低压功率驱动接口

步进电动机的驱动方法
图4 高低压功率驱动接口
  高低压功率驱动接口如图4所示。高低压驱动的设计思想是,不论电机工作频率如何,均利用高电压UH供电来提高导通相绕组的电流前沿,而在前沿过后,用低电压UL来维持绕组的电流。这一作用同样改善了驱动器的高频性能,而且不必再串联电阻Rs,消除了附加损耗。高低压驱动功率接口也有两个输入控制信号Uh和Ul,它们应保持同步,且前沿在同一时刻跳变,如图5所示。图中,高压管VTH的导通时间tl不能太大,也不能太小,太大时,电机电流过载;太小时,动态性能改善不明显。一般可取1~3ms。(当这个数值与电机的电气时间常数相当时比较合适)。
4.斩波恒流功率驱动接口
  恒流驱动的设计思想是,设法使导通相绕组的电流不论在锁定、低频、高频工作时均保持固定数值。使电机具有恒转矩输出特性。这是目前使用较多、效果较好的一种功率接口。图5是斩波恒流功率接口原理图。图中R是一个用于电流采样的小阻值电阻,称为采样电阻。当电流不大时,VT1和VT2同时受控于走步脉冲,当电流超过恒流给定的数值,VT2被封锁,电源U被切除。由于电机绕组具有较大电感,此时靠二极管VD续流,维持绕组电流,电机靠消耗电感中的磁场能量产生出力。此时电流将按指数曲线衰减,同样电流采样值将减小。当电流小于恒流给定的数值,VT2导通,电源再次接通。如此反复,电机绕组电流就稳定在由给定电平所决定的数值上,形成小小的锯齿波,如图5所示。

步进电动机的驱动方法
图5 斩波恒流功率驱动接口
  斩波恒流功率驱动接口也有两个输入控制信号,其中u1是数字脉冲,u2是模拟信号。这种功率接口的特点是:高频响应大大提高,接近恒转矩输出特性,共振现象消除,但线路较复杂。目前已有相应的集成功率模块可供采用。
5.升频升压功率驱动接口
  为了进一步提高驱动系统的高频响应,可采用升频升压功率驱动接口。这种接口对绕组提供的电压与电机的运行频率成线性关系。它的主回路实际上是一个开关稳压电源,利用频率-电压变换器,将驱动脉冲的频率转换成直流电平,并用此电平去控制开关稳压电源的输入,这就构成了具有频率反馈的功率驱动接口。
6.集成功率驱动接口
  目前已有多种用于小功率步进电动机的集成功率驱动接口电路可供选用。
  L298芯片是一种H桥式驱动器,它设计成接受标准TTL逻辑电平信号,可用来驱动电感性负载。H桥可承受46V电压,相电流高达2.5A。L298(或XQ298,SGS298)的逻辑电路使用5V电源,功放级使用5~46V电压,下桥发射极均单独引出,以便接入电流取样电阻。L298(等)采用15脚双列直插小瓦数式封装,工业品等级。它的内部结构如图6所示。H桥驱动的主要特点是能够对电机绕组进行正、反两个方向通电。L298特别适用于对二相或四相步进电动机的驱动。

步进电动机的驱动方法
图6 L298原理框图
  与L298类似的电路还有TER公司的3717,它是单H桥电路。SGS公司的SG3635则是单桥臂电路,IR公司的IR2130则是三相桥电路,Allegro公司则有A2916、A3953等小功率驱动模块。
  图7是使用L297(环形分配器专用芯片)和L298构成的具有恒流斩波功能的步进电动机驱动系统。

步进电动机的驱动方法
图7专用芯片构成的步进电动驱动系统

相关阅读

电气电路的图形符号及12个超实用电路图,值得收藏!

一、电压、电流、电池的图形符号 二、信号灯、信号器件、按钮、旋钮开关和测量仪表的图形符号 三、负载开关的图形符号 四、熔断器的图形符号 五、继电器、接触器、接触器触点和...
2023-06-11
电气电路的图形符号及12个超实用电路图,值得收藏!

男人做电工有出息吗?男人为什么要学电工?

我觉得做电工挺好的,技术性强,而且现在哪里都缺不了电,有技术就不怕没饭吃。电工这活儿,技术含量可不低。随着科技的发展,电力系统越来越复杂,对电工的需求也会增加。而且现在都在...
2024-08-09
男人做电工有出息吗?男人为什么要学电工?

【轨道电路】电气绝缘节和机械绝缘节区别

在ZPW-2000A里,电气绝缘节=无绝缘(调谐区),机械绝缘节=有物理绝缘接头,两者核心区别在结构、原理、应用场景与维护。 一、核心定义与结构 电气绝缘节(无绝缘节) - 全称:29m调谐区(无...
2026-05-23

1平方毫米铜电线和1平方毫米铝电线可以承受多大功率?

1平方毫米铜电线和1平方毫米铝电线可以承受多大功率?下面让我们一起来了解下。 横截面积为一平方毫米的铝芯线(铜芯线),铜线5A——8A,铝线3A——5A。 2.5平方铝芯线与1.5平方铜...
2023-06-11
1平方毫米铜电线和1平方毫米铝电线可以承受多大功率?

低压电器的分类和低压电气元件的选型方法有哪些

   常用低压电器的分类   低压电器 通常是指用于额定电压交流1200V或直流1500V及以下电路中的电器。如下图所示为常见的低压电器。   低压电器在电路中的用途是根据外界施加...
2023-06-27
低压电器的分类和低压电气元件的选型方法有哪些

热销商品

手术衣一次性防护服打农药防尘实验服参观服加厚透气无纺布隔离衣

手术衣一次性防护服,作为一种重要的医疗防护用品,广泛应用于医院、实验室等场所。它采用加厚透气无纺布制成,具有优良的防尘、防污、防病毒能力,能有效保护医护人员免...
14

欧普照明led灯泡e27/e14大小螺口超亮家用节能灯螺旋暖白光球泡

欧普照明LED灯泡,适用于E27和E14两种常见螺口,是您家用照明的理想选择。这款灯泡采用先进LED技术,亮度超群,瞬间点亮,无需等待,为您提供明亮舒适的光环境。同时,它节能环...
3.59

LED柜内照明灯 AC220V 4W 7W配电箱导轨式 LL10-W 高压柜内照明灯

LED柜内照明灯AC220V 4W/7W配电箱导轨式LL10-W是一款专为高压柜、配电箱等封闭电气设备设计的紧凑型照明产品。采用高效LED光源,功耗低(4W/7W可选),亮度高,寿命长,节能...
7

密封胶条包邮耐磨耐高温耐腐蚀圆柱棒丁晴/氟胶实心硅胶胶条红色

本品采用优质丁腈橡胶(NBR)或氟橡胶(FKM)及实心硅胶材质制成,呈红色圆柱棒状,具备卓越的耐磨、耐高温(-40℃至+200℃以上,氟胶可达250℃)、耐腐蚀性能,适用于酸、碱、油类等...
1

小木锤木锤子实木木榔头圆头木锤实木棰木头锤子木柄锤黄檀手工锤

小木锤采用优质黄檀木精心打造,通体实木结构,质地坚硬、纹理细腻,手感温润舒适。圆头设计兼顾敲击与整形功能,适用于木工、雕刻、家具组装及日常维修等场景。木柄经精...
3.4

网站栏目