[实用新型]高速步进电机的驱动装置

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及自动控制技术领域中执行器件的步进电机，尤其涉及一种高速步进电机的驱动装置。

【背景技术】

步进电机的性能是由电机本体和驱动装置两者配合决定的，目前的步进电机驱动装置主要有两种实现方案：一种方案是基于金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)等分立器件来实现；另一种方案是基于专用集成电路(ASIC)来实现。

但是，采用以上两种方案的步进电机驱动装置均存在以下缺点：首先，驱动装置的输出端一般为晶体管输出或MOSFET输出，输出电压较低，一般在40V左右；其次，使用这些驱动装置驱动步进电机时，步进电机在高速状态下输出转矩比低速状态衰减较多，输出转矩很小。输出电压低、输出转矩小会导致输出轴负载能力较小，在负载较大时会影响转速或造成爬行现象，降低步进电机的性能。

【实用新型内容】

有鉴于此，有必要提供一种高速步进电机的驱动装置，该驱动装置可以输出高电压，并且驱动步进电机时可以使其在高速状态下也能输出高转矩，以达到提高步进电机性能的目的。

为达到上述目的，提出以下的技术方案：

一种高速步进电机的驱动装置，包括接口模块、步进电机控制芯片、驱动放大模块和桥臂：

所述接口模块接收控制信号，并将所述控制信号传递到所述步进电机控制芯片；所述步进电机控制芯片将所述控制信号进行处理后输入驱动放大模块；所述驱动放大模块与所述步进电机控制芯片相连将所述控制信号进行放大后输入桥臂；所述桥臂与所述驱动放大模块相连根据其主电源电压及放大后的所述控制信号输出对应电压到步进电机端子，所述桥臂包括上半桥和下半桥，所述上半桥和下半桥为绝缘栅双极型功率管。

在一个实施例中，还包括光电耦合芯片，所述光电耦合芯片与接口模块相连并接收所述控制信号、对所述控制信号进行光电转换及将所述控制信号传递到所述步进电机控制芯片。

在一个实施例中，所述光电耦合芯片的输入端为发光二极管，输出端为晶体管。

在一个实施例中，还包括取样电阻；

所述桥臂下半桥经取样电阻接地，所述取样电阻一端与所述步进电机控制芯片相连并输出电流信号至所述步进电机控制芯片，所述步进电机控制芯片对电流信号进行斩波恒流的处理。

在一个实施例中，所述步进电机控制芯片对所述电流信号进行脉冲分配、细分的处理。

在一个实施例中，所述步进电机控制芯片采用单片机或微控制器实现。

在一个实施例中，所述驱动放大模块和桥臂均集成于智能功率模块。

从以上技术方案可以看出，高速步进电机的驱动装置中桥臂的输出电压直接与步进电机端子相连，而桥臂为上下两个半桥绝缘栅双极型功率管。绝缘栅双极型功率管是一种中大功率器件，与MOSFET相比，绝缘栅双极型功率管能输出更高的电压。这样，步进电机在工作时就处于高输入电压状态。进一步，由于步进电机在高输入电压作用下电路时间常数减小，从而输入电机绕组的电流增大，输出转矩也相应增大，因此由本驱动装置驱动的步进电机在高速状态下也实现了高输出转矩，使步进电机具有更良好的性能。

【附图说明】

图1为高速步进电机的驱动装置的结构框图；

图2为高速步进电机的驱动装置中取样电阻电路图。

【具体实施方式】

下面结合具体的实施例及说明书附图进行详细的描述。

如图1所示，高速步进电机的驱动装置主要包括接口模块、步进电机控制芯片、驱动放大模块和桥臂。

一、接口模块

接口模块接收控制信号，并将控制信号传递到步进电机控制芯片。接口模块接收从控制器发送过来的控制信号，如时钟脉冲信号、方向信号等信号，控制器一般为单片机、数字信号处理器(DSP)等。控制器发出的各种控制信号如时钟信号、方向信号等，由接口模块接收，并输入到步进电机控制芯片的输入端。

二、步进电机控制芯片

步进电机控制芯片将控制信号进行处理后输入驱动放大模块。步进电机控制芯片主要用于实现斩波恒流功能和脉冲分配、细分功能。通过步进电机控制芯片之后，控制器控制信号才具有驱动电机大电流的能力。