步进电机各相绕组驱动电路

步进电机各相绕组驱动电路

　　步进电机A、B、C三相绕组的驱动电路结构完全一样，现以A相驱动电路为例介绍其工作原理．在图4中，A和A'间接人步进电机的A相绕组，V1A是A相绕组取样电阻上的电压，该电压的大小反映了A相绕组中电流的大小．R411和C401构成上电复位电路，当电路刚上电时，K1出现一个短暂的低电平，从而关闭锁相开关管BG405，避免步进电机A、B、C三相同时通电情况的发生．T401为脉冲变压器，采用Φ35 mm的铁氧体磁罐制作．在这里之所以将高压开关管BG404的驱动采用变压器耦合是为了避免前级驱动电路出现故障时，造成高压开关管长期导通，进而烧毁现象的发生．大功率开关管BG404和BG405采用摩托罗拉公司生产的MJ13333，其耐压400 V，IcM为20 A，PcM为175 W．75BF003-130BF003型步进电机的绕组电流为3～10 A，故选用MJ13333完全可以满足需求．MJ13333上装有指叉形散热器，机箱中安装4个轴流风扇解决系统的散热问题．步进电机各绕组运行电流的调整可通过改变相电流取样电阻R417和R419的阻值来实现．锁相电流的改变通过调整锁相电源的电压来实现．

　　在正常工作中，K为高电平，当PA为低电平时表明A相绕组需要加电．这时，由于A相绕组中的电流为0，VIA的电压也为0，由电压比较器LM393(U403B)组成的施密特触发器输出高电平．同时由于PA为低电平，故三输入与非f-j U401A和U401C的输出为低电平，进而使锁相开关管BG405和高压开关管BG404导通，近100 V的直流电压加到A相绕组上． 当A相绕组中的电流超过6 A(以110BF003三相六拍反应式步进电机为例)，U403B输出变为低电平，从而使高压开关管BG404截止，这时A相绕组仅由锁相电源提供电流，绕组中的电流开始下降，当A相电流下降使VIA的电压小于U403B正输入端(5脚)的电压，高压开关管BG404重新导通，100 V高压重新将A相绕组的电流提高，如此反复形成了恒流斩波的工作方式．在这里，电阻R421的存在使U403B的状态转换产生一定的回差，避免了U403B的连续高速翻转，改变R421的大小，可以改变斩波的频率．
　　在锁相状态时，由于锁相驱动信号L为低电平，K信号也为低电平，故而高压开关管截止．若这时PA为低电平，则锁相开关管BG405导通，A相绕组由AC4.5 V半波整流后的锁相电源提供电流，此时绕组电流约为其工作电流的一半．这样可以降低步进电机的功耗，进而减少电路和电机的发热量．一旦出现绕组短路或高压开关管击穿的情况，VIA的电压会迅速达到2.1 v(对应绕组电流约13 A)，这时过流检测电路会立即使VP为低电平，马上使锁相开关管截止，避免电路故障的进一步扩大，保护驱动电路和步进电机．在实际调试中，笔者曾将步进电机的绕组用导线短路，结果保护电路立即动作；关闭电源，拆除短路线后，重新接通电源，电路恢复正常工作．