[发明专利]一种混合式步进电机驱动系统

说明书

本发明涉及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，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。与现有技术相比，本发明具有大幅提升了便携式手持设备驱动混合式步进电机输出的力矩性能等优点。

技术领域

本发明涉及一种电机驱动系统，尤其是涉及一种混合式步进电机驱动系统。

背景技术

混合式步进电机由于其优秀的开环控制特性，优秀的定位和传动特性，越来越多地被运用在各种便携式手持设备中。但由于大部分手持设备使用电池供电(多为0.7～3.3V)，在这么低的电压下混合式步进电机性能无法发挥出来，低电压很大程度上限制了混合式步进电机的进一步推广和使用。且对于不同绕组参数的混合式步进电机，在低电压下实际的工作输出力矩差距很大，也无法发挥电机的最佳性能。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种混合式步进电机驱动系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种混合式步进电机驱动系统，该系统与步进电机绕组驱动连接，所述的驱动系统包括单片机、电池电量检测电路、控制电路、电池供电模块和驱动电路，所述的单片机、控制电路、驱动电路和步进电机绕组依次连接，所述的电池供电模块通过电池电量检测电路与单片机连接，所述的驱动系统还包括升压电路，该升压电路接在电池供电模块和驱动电路之间。

优选地，所述的升压电路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。

优选地，所述的单片机在系统设计前，对具体的步进电机性能进行标定，并建立电池供电模块的供电电压U1与步进电机的输出力矩T1的关系模型。

优选地，所述的单片机通过建立的关系模型和电池电量检测电路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。

优选地，所述的电池供电模块的供电电压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。

优选地，对于单电池供电的情况，所述的电池电量检测电路为MAX17021或MAX17211，对于多电池供电的情况，所述的电池电量检测电路为MAX17205或MAX17215。