[发明专利]一种混合式步进电机驱动系统

权利要求书

1.一种混合式步进电机驱动系统，该系统与步进电机绕组(7)驱动连接，所述的驱动系统包括单片机(1)、电池电量检测电路(2)、控制电路(3)、电池供电模块(4)和驱动电路(6)，所述的单片机(1)、控制电路(3)、驱动电路(6)和步进电机绕组(7)依次连接，所述的电池供电模块(4)通过电池电量检测电路(2)与单片机(1)连接，其特征在于，所述的驱动系统还包括升压电路(5)，该升压电路(5)接在电池供电模块(4)和驱动电路(6)之间。

2.根据权利要求1所述的一种混合式步进电机驱动系统，其特征在于，所述的升压电路(5)的输出电压根据具体的步进电机绕组进行确定，具体为：

设步进电机的相电阻为R，额定电流为I，升压电路升压后的输出电压为U2，其满足如下关系：

0.85*R*IU21.55*R*I。

3.根据权利要求1所述的一种混合式步进电机驱动系统，其特征在于，所述的单片机(1)在系统设计前，对具体的步进电机性能进行标定，并建立电池供电模块(4)的供电电压U1与步进电机的输出力矩T1的关系模型。

4.根据权利要求3所述的一种混合式步进电机驱动系统，其特征在于，所述的单片机(1)通过建立的关系模型和电池电量检测电路(2)取得的信号来预测此时的步进电机输出力矩T1，从而对步进电机的工作逻辑作出判断，用于提前发出力矩不足或充电警报。

5.根据权利要求3所述的一种混合式步进电机驱动系统，其特征在于，所述的电池供电模块(4)的供电电压U1与步进电机的输出力矩T1的关系模型具体为：

其中每相的输出力矩T1(t)与电流i，磁链λ的关系为：

此时步进电机工作时的平均电磁转矩T为：

每相的相电压U2与电流i的关系为：

进一步可以得到电流i(t)的表达式为：

在恒压驱动条件下，可认为U1等于U2；在恒流驱动下，可认为U2＝α*U1，其中0α≤1，因此当电机选定后，L，R，λ参数都已确定，此时可以认为在给定转子角速度ω₀下，U1和T1存在关系T1＝f(U1)，其中L为电机每相自感，R电机每相电阻，λ每相磁链，ω₁＝Nω₀，N为电机转子齿数，δ为电机负载角，K为由实验确定的待定系数，t为时间。

6.根据权利要求1所述的一种混合式步进电机驱动系统，其特征在于，对于单电池供电的情况，所述的电池电量检测电路(2)为MAX17021或MAX17211，对于多电池供电的情况，所述的电池电量检测电路(2)为MAX17205或MAX17215。

7.根据权利要求1所述的一种混合式步进电机驱动系统，其特征在于，所述的控制电路(3)具体可使用stm32f103系列控制芯片。

8.根据权利要求1所述的一种混合式步进电机驱动系统，其特征在于，所述的驱动电路(6)具体为A4983驱动芯片。

9.根据权利要求1所述的一种混合式步进电机驱动系统，其特征在于，所述的电池供电模块(4)的供电电压为1.2V～9V。