[发明专利]一种提高航天用小内阻步进电机斩波频率的电路

说明书

技术领域

本发明属于航天用步进电机驱动控制领域，涉及一种提高航天用高电压小内阻步进电机斩波频率的电路。

背景技术

高电压、小内阻步进电机其绕组的内阻较小，当其工作时，绕组消耗的功耗很低，因此具备高效率的特点；步进电机长时间工作时，不会产生大量的热量进而避免步进电机由于过热而运行异常的事件发生。航天器由于其能源系统所能提供能源的限制，需要各单元具有节能、高效率的特点，前述的高电压、小内阻步进电机就是一种适合航天器使用的步进电机。这种步进电机的额定电压较高，而其额定电流较小，因此其驱动电路以及控制方式较为复杂，将其应用于航天器时，由于空间环境对电子设备的特殊要求，适合空间应用的控制及驱动电路就更少。

目前，常用的驱动电路有两种，第一种是利用高质量等级的步进电机驱动芯片来实现其驱动电路，控制方式采用脉宽调制控制步进电机的运行，这种电路由于所选用的驱动器为集成芯片，其控制方式较为单一，外加控制电路较为复杂，而且目前适合于空间环境应用的芯片只有美国国家半导体公司生产的LMD18200-2D/883，其质量等级为MIL-STD-883，该质量等级的元器件对于深空探测等应用时需要对其抗辐照性能等进行评估，这些评估实验成本极高，从而使得驱动电路成本极高。第二种是选用高质量等级的功率MOSFET来构建其驱动电路，控制方式可以采用恒频斩波控制或者脉宽调制控制，然而其斩波频率较低，当斩波频率大于10kHz时，功率MOSFET的漏极不能处于截止和深度饱和状态，导致其的热耗过大，使得驱动电路的效率变得很低。

发明内容

为了解决现有技术利用步进电机集成驱动芯片控制方式单一、高质量等级芯片种类少的问题，以及功率MOSFET在较高斩波频率时，功率MOSFET热耗较大，驱动电路效率较低的问题，本发明提供一种提高航天用小内阻步进电机斩波频率的电路。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种提高航天用小内阻步进电机斩波频率的电路，包括微控制器或可编程逻辑器件、功率MOSFET驱动器、功率MOSFET、步进电机和续流二极管；所述微控制器或可编程逻辑器件与所述功率MOSFET驱动器连接，用于产生步进电机的控制信号来控制功率MOSFET驱动器；所述功率MOSFET驱动器与所述功率MOSFET的栅极连接，其输出信号控制功率MOSFET的栅极；所述功率MOSFET的源极接地；所述步进电机绕组的一端与功率MOSFET的漏极连接，另一端与供电电源连接；所述续流二极管与步进电机并联，用于当步进电机的绕组电流有突变时为其续流。

本发明的有益效果是：功率MOSFET的控制信号由微控制器或者可编程逻辑器件产生，步进电机的控制方式可以灵活改变，其斩波频率也可以根据需要灵活设置，由于采用了功率MOSFET驱动器，使得功率MOSFET的开关频率显著提高，从而显著提高了高电压、小内阻步进电机的斩波频率，进而提高了驱动电路的效率，当选用高质量等级的功率MOSFET和功率MOSFET驱动器后，该方法可以显著提高航天用高电压、小内阻步进电机的斩波频率。

附图说明

图1是本发明提高航天用小内阻步进电机斩波频率的电路结构示意图。

图2是本发明的电路在斩波频率为200kHz时，用示波器所测得的功率MOSFET栅极的波形示意图。

图中：1、微控制器或可编程逻辑器件，2、功率MOSFET驱动器，3、功率MOSFET，4、步进电机，5、续流二极管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。