[其他]步进电机的斩波式恒流驱动器

说明书

本实用新型公开了一种步进电机的驱动器。

步进电机的机械特性不仅与步进电机本身的特性及负载有关，而且与配套使用的驱动器有着十分密切的关系。同样一台步进电机在不同的驱动器线路的驱动下会表现出不同的运行特性来。电流反馈式高压开关线路是目前性能比较好的驱动线路，该线路的跟踪速度比较快，高速性能比较好。但由于具驱动电流的上升、下降沿都较徒，低速运行时脉振冲击严重，这对慢速的切削给进是很不利的，因此，当负载较轻时，易产生振荡，而造成工作不稳定；此外，该线路较复杂，制造工艺麻烦、维修不便、成本高也是不容忽视的缺点。

针对以上的缺点，本实用新型的任务是设计一种高、低速性能都比较好的、制造工艺简单、成本低廉的步进电机驱动器－－斩波式恒流驱动器。

下面将结合附图对本实用新型实施例的工作原理作详细描述。

图1，本实用新型的原理线路图。

图2，无平滑控制信号输入时，输入控制信号和驱动电流的波形图。

图3，输入平滑控制信号时，输入控制信号和驱动电流的波形图。

图1中，（1）为控制信号输入端；（2）为平滑控制信号输入端；BG₁，BG₂为前置放大管；BG₃、BG₄组成电压比较电路，为达到温度补偿的目的，BG₃、BG₄接成不对称或差动电路，並固定在同一个散热器上；D₂为硅二极管或稳压二极管，它与R₄组成基准电压电路，接在BG₃发射结的D₂为电压比较电路提供了基准电压；接在BG₄发射极的R₅为电流取样电阻；BG₄又为功率放大管；RC为电压反馈定时电路，反馈信号由BG₄的集电极引出；BG₅为平滑控制三极管；L₁、L₂分别为步进电机的工作绕组和续流绕组，L₂、D₃为续流回路；Ec₁，为前置放大电源；EC₂为步进电机电源。

图2、图3中，U_i为输入控制信号电压；U_p为平滑控制信号电压；I_l为驱动电流。

线路工作原理：

若在（1）端输入一个负脉冲控制信号，则D₁不通，BG₁截止，BG₂饱和，BG₃截止，BG₄导通，绕组L₁中驱动电流I₁上升，R₅上的压降、BG₄的基极电位、BG₃的发射极电位都随着上升，当I₁上升到额定值时，Ve₃上升到使BG₃由截止进入导通状态。此时，由于分流作用，使Ve₃（Vb₄）下降，引起Vc₄上升，C的充电电流上升，经过RC正反馈使BG₁迅速饱和，BG₂、BG₃、BG₄迅速关断，电源Ec₂与L₁的自感电动势相加后继续向C充电，同时在L₁断流后，绕组电流由L₂经D₃向电源续流，这一过程形成了斩波的下降沿。经过一段时间后，随着C两端电压升高，充电电流Ic减小到不足以维持BG₁饱和导通状态时，电路发生了另一次正反馈连锁反应：

这一反馈过程使BG₁迅速截止，BG₂、BG₄迅速导通，I₁上升……，如此往复循环形成了斩波列，直到（1）端的负脉冲信号结束，D₁导通，BG₁饱和，BG₂、BG₃、BG₄关断，I₁迅速降为零。上述整个过程所产生的斩波驱动电流如图2所示，可以看出驱动电流的上升沿、下降沿都很陡峭，所以本驱动线路具有良好的高速性能。