News center
新闻资讯

步进电机驱动电路原理图讲解

信息来源:深圳市嘉扬科技有限公司
添加时间:2025-11-29
双极性步进电机的驱动电路如图所示,它会使用八颗晶体管来驱动两组相位。双极性驱动电路可以同时驱动四线式或六线式步进电机,虽然四线式电机只能使用双极性驱动电路,它却能大幅降低量产型应用的成本。双极性步进电机驱动电路的晶体管数目是单极性驱动电路的两倍,其中四颗下端晶体管通常是由微控制器直接驱动,上端晶体管则需要成本较高的上端驱动电路。双极性驱动电路的晶体管只需承受电机电压,所以它不像单极性驱动电路一样需要箝位电路。

步进电动机不能直接接到工频交流或直流电源上工作,而必须使用专用的步进电动机驱动器,如图2所示,它由脉冲发生控制单元、功率驱动单元、保护单元等组成。图中点划线所包围的二个单元可以用微机控制来实现。驱动单元与步进电动机直接耦合,也可理解成步进电动机微机控制器的功率接口,这里予以简单介绍。

图2步进电动机驱动控制器

1.单电压功率驱动接口

实用电路如图3所示。在电机绕组回路中串有电阻Rs,使电机回路时间常数减小,高频时电机能产生较大的电磁转矩,还能缓解电机的低频共振现象,但它引起附加的损耗。一般情况下,简单单电压驱动线路中,Rs是不可缺少的。Rs对步进电动机单步响应的改善如图3(b)。{{分页}}

图3单电压功率驱动接口及单步响应曲线

图4双电压功率驱动接口

2.双电压功率驱动接口

双电压驱动的功率接口如图4所示。双电压驱动的基本思路是在较低(低频段)用较低的电压UL驱动,而在高速(高频段)时用较高的电压UH驱动。这种功率接口需要两个控制信号,Uh为高压有效控制信号,U为脉冲调宽驱动控制信号。图中,功率管TH和二极管DL构成电源转换电路。当Uh低电平,TH关断,DL正偏置,低电压UL对绕组供电。反之Uh高电平,TH导通,DL反偏,高电压UH对绕组供电。这种电路可使电机在高频段也有较大出力,而静止锁定时功耗减小。

3.高低压功率驱动接口

图5高低压功率驱动接口

高低压功率驱动接口如图5所示。高低压驱动的设计思想是,不论电机工作频率如何,均利用高电压UH供电来提高导通相绕组的电流前沿,而在前沿过后,用低电压UL来维持绕组的电流。这一作用同样改善了驱动器的高频性能,而且不必再串联电阻Rs,消除了附加损耗。高低压驱动功率接口也有两个输入控制信号Uh和Ul,它们应保持同步,且前沿在同一时刻跳变,如图5所示。图中,高压管VTH的导通时间tl不能太大,也不能太小,太大时,电机电流过载;太小时,动态性能改善不明显。一般可取1~3ms。(当这个数值与电机的电气时间常数相当时比较合适)。{{分页}}

4.斩波恒流功率驱动接口

恒流驱动的设计思想是,设法使导通相绕组的电流不论在锁定、低频、高频工作时均保持固定数值。使电机具有恒转矩输出特性。这是目前使用较多、效果较好的一种功率接口。图6是斩波恒流功率接口原理图。图中R是一个用于电流采样的小阻值电阻,称为采样电阻。当电流不大时,VT1和VT2同时受控于走步脉冲,当电流超过恒流给定的数值,VT2被封锁,电源U被切除。由于电机绕组具有较大电感,此时靠二极管VD续流,维持绕组电流,电机靠消耗电感中的磁场能量产生出力。此时电流将按指数曲线衰减,同样电流采样值将减小。当电流小于恒流给定的数值,VT2导通,电源再次接通。如此反复,电机绕组电流就稳定在由给定电平所决定的数值上,形成小小的锯齿波,如图6所示。

图6斩波恒流功率驱动接口

斩波恒流功率驱动接口也有两个输入控制信号,其中u1是数字脉冲,u2是模拟信号。这种功率接口的特点是:高频响应大大提高,接近恒转矩输出特性,共振现象消除,但线路较复杂。目前已有相应的集成功率模块可供采用。

5.升频升压功率驱动接口

为了进一步提高驱动系统的高频响应,可采用升频升压功率驱动接口。这种接口对绕组提供的电压与电机的运行频率成线性关系。它的主回路实际上是一个开关稳压电源,利用频率-电压变换器,将驱动脉冲的频率转换成直流电平,并用此电平去控制开关稳压电源的输入,这就构成了具有频率反馈的功率驱动接口。

6.集成功率驱动接口

目前已有多种用于小功率步进电动机的集成功率驱动接口电路可供选用。

L298芯片是一种H桥式驱动器,它设计成接受标准TTL逻辑电平信号,可用来驱动电感性负载。H桥可承受46V电压,相电流高达2.5A。L298(或XQ298,SGS298)的逻辑电路使用5V电源,功放级使用5~46V电压,下桥发射极均单独引出,以便接入电流取样电阻。L298(等)采用15脚双列直插小瓦数式封装,工业品等级。它的内部结构如图7所示。H桥驱动的主要特点是能够对电机绕组进行正、反两个方向通电。L298特别适用于对二相或四相步进电动机的驱动。{{分页}}

图7L298原理框图

与L298类似的电路还有TER公司的3717,它是单H桥电路。SGS公司的SG3635则是单桥臂电路,IR公司的IR2130则是三相桥电路,Allegro公司则有A2916、A3953等小功率驱动模块。

图8是使用L297(环形分配器专用芯片)和L298构成的具有恒流斩波功能的步进电动机驱动系统。

热销产品推荐
步进电机相关行业资讯推荐
1、我国工控业市场规模及技术探讨分析
2、十年创行科技直线丝杆步进电机再创奇迹
3、什么是步进电机驱动器细分
4、如何对罩极电机所出现的故障现象进行有效的解决
5、步进电机静态转矩与保持转矩有什么不同
6、步进电机空载最高转速的真正意义是什么
7、伺服放大器搬运和安装注意事项
8、步进电机的直线控制系统分析
9、长期停用的步进电机要在使用前检查绕组间和绕组对地绝缘电阻
10、步进伺服电机使用事项
11、二相和五相步进电机有何区别,如何选择
12、直线步进电机“零传动”方式的性能指标和优点
13、步进电机调速注意特点
14、常见步进电机减速机漏油,主要有哪些方面原因
15、步进电机的种类
16、步进电机发热原因分析
17、丝杆直线电机的基本性能及原理
18、闭环步进电机在工业自动化领域的应用
19、步进电机选用中的注意事项
20、我国自动化众多行业问题有待解决
21、步进电机发热问题及对策
22、直流无刷电机控制器故障处理
23、步进电机的基础知识
24、步进电机驱动器上电报警的原因
25、无刷减速电机的技术工艺
26、步进电机的噪声特别大,没有力,并且电机振动,怎么办
27、剖析直线步进电机在混泥土输送泵中的效果
28、直线步进电机在高速机床上的应用分析
29、机壳厚度对电动机定子绕组温升的影响
30、步进电机的选型步骤详解
31、步进电机驱动器超强的记忆功能
32、PE42精密行星减速机型号汇总
33、步进电机定位不准的原因
34、直流无刷电机的绝缘材料老化处理问题
35、防爆电气产品纳入CCC强制性认证
36、步进电机和步进电机的性能有何不同
37、步进电机在上电时为什么力矩不够,无法锁住电机轴
38、步进电机、伺服电机的原理和区别
39、究其原因爆炸步进电机事故
40、防爆电机行业将有更大发展
41、电机制动器的选型简析
42、减速步进电机的几种类型各有什么特点
43、伺服系统对执行元件的要求
44、新款三相直流无刷电机,让电机设计更灵活
45、防爆电机的市场会以节能电机为主导
46、步进电机,关键产品之一
47、步进电机的常见故障及原因分析
48、嘉扬科技N95口罩机解决方案
49、防爆电机国标新标准变化
50、步进电机的正常应用需要有合适的应用环境
上一篇:    普通电机与变频电机的基本知识
下一篇:    步进电机硬件电路的设计
联系我们
 
电话:0755-27080712
邮箱:wsb@sz-jayng.com
地址:深圳市光明区公明镇新庄社区将石路大围同富工业区E栋2楼
深圳市嘉扬科技有限公司版权所有    粤ICP备2024172765号