步进电机驱动电路原理图讲解 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。 72 V 4 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 步进电劭机驱劭控制器 爪 口™ 2 w diang 2 图 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｝｝ 骐 *1 图 单电压功率驱动接口及单步峋廛曲线 图 单电压功率驱动接口及单步响应曲线 图 双电压功率驱动接口 4 4 图 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 U TH DL 号， 为脉冲调宽驱动控制信号。图中，功率管 和二极 管 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 5 图 高低压功率驱动接口 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 和讥，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 R 图。图中 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。 6 图 斩波恒流功率驱动接口

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