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力士樂步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法淺析
點(diǎn)擊次數(shù)：854 發(fā)布時(shí)間：2014-8-26
博士力士樂步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不能
直接接到工頻交流或直流電源上工作,，而必須使用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器,，如右圖所示,，它由脈沖發(fā)生控制單元,、功率驅(qū)動(dòng)單元,、保護(hù)單元等組成,。圖中點(diǎn)劃線所包圍的二個(gè)單元可以用微機(jī)控制來實(shí)現(xiàn),。驅(qū)動(dòng)單元與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接耦合,，也可理解成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)微機(jī)控制器的功率接口，這里予以簡(jiǎn)單介紹,。那么博士力士樂步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法有幾種,，它們又是怎么工作的呢？下面為您詳細(xì)分析和介紹：
1,、單電壓功率驅(qū)動(dòng)
實(shí)用
電路如圖所示,。在電機(jī)繞組回路中串有電阻Rs，使力士樂電機(jī)回路
時(shí)間常數(shù)減小,，高頻時(shí)電機(jī)能產(chǎn)生較大的電磁轉(zhuǎn)矩,，還能緩解電機(jī)的低頻共振現(xiàn)象，但它引起附加的損耗,。一般情況下,，簡(jiǎn)單單電壓驅(qū)動(dòng)線路中，Rs是*的,。Rs對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)單步響應(yīng)的改善如圖(b),。
2、雙電壓功率驅(qū)動(dòng)
雙電壓驅(qū)動(dòng)的功率接口如圖所示,。雙電壓驅(qū)動(dòng)的基本思路是在較低（低頻段）用較低的電壓UL驅(qū)動(dòng),，而在高速（高頻段）時(shí)用較高的電壓UH驅(qū)動(dòng)。這種功率接口需要兩個(gè)控制信號(hào),，Uh為高壓有效控制信號(hào),，U為脈沖調(diào)寬驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)。圖中,，功率管TH和二極管DL構(gòu)成電源轉(zhuǎn)換電路,。當(dāng)Uh低電平，TH關(guān)斷，DL正偏置,，低電壓UL對(duì)繞組供電,。反之Uh高電平，TH導(dǎo)通,，DL反偏,，高電壓UH對(duì)繞組供電。這種電路可使電機(jī)在高頻段也有較大出力,，而靜止鎖定時(shí)功耗減小,。
3、高低壓功率驅(qū)動(dòng)
高低壓功率驅(qū)動(dòng)接口如圖所示,。高低壓驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)思想是,，不論力士樂電機(jī)
工作頻率如何，均利用高電壓UH供電來提高導(dǎo)通相繞組的電流前沿,，而在前沿過后,，用低電壓UL來維持繞組的電流。這一作用同樣改善了驅(qū)動(dòng)器的高頻性能,，而且不必再串聯(lián)電阻Rs,，消除了附加損耗。高低壓驅(qū)動(dòng)功率接口也有兩個(gè)輸入控制信號(hào)Uh和Ul,，它們應(yīng)保持同步,，且前沿在同一時(shí)刻跳變，如圖所示,。圖中,，高壓管VTH的導(dǎo)通時(shí)間tl不能太大,，也不能太小,，太大時(shí)，電機(jī)電流過載,；太小時(shí),，動(dòng)態(tài)性能改善不明顯。一般可取1~3ms,。（當(dāng)這個(gè)數(shù)值與電機(jī)的電氣時(shí)間常數(shù)相當(dāng)時(shí)比較合適）,。
4、斬波恒流功率驅(qū)動(dòng)
恒流驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)思想是,，設(shè)法使導(dǎo)通相繞組的電流不論在鎖定,、低頻、高頻工作時(shí)均保持固定數(shù)值,。使力士樂電機(jī)具有
恒轉(zhuǎn)矩輸出特性,。這是目前使用較多、效果較好的一種功率接口。圖6是斬波恒流功率接口原理圖,。圖中R是一個(gè)用于電流采樣的小阻值電阻,，稱為采樣電阻。當(dāng)電流不大時(shí),，VT1和VT2同時(shí)受控于走步脈沖,，當(dāng)電流超過恒流給定的數(shù)值，VT2被封鎖,，電源U被切除,。由于電機(jī)繞組具有較大電感，此時(shí)靠二極管VD續(xù)流,，維持繞組電流,，電機(jī)靠消耗電感中的磁場(chǎng)能量產(chǎn)生出力。此時(shí)電流將按指數(shù)曲線衰減,，同樣電流采樣值將減小,。當(dāng)電流小于恒流給定的數(shù)值，VT2導(dǎo)通,，電源再次接通,。如此反復(fù)，電機(jī)繞組電流就穩(wěn)定在由給定電平所決定的數(shù)值上,，形成小小的鋸齒波,，如圖6所示。
斬波恒流功率驅(qū)動(dòng)接口也有兩個(gè)輸入控制信號(hào),，其中u1是數(shù)字脈沖,，u2是模擬信號(hào)。這種功率接口的特點(diǎn)是：高頻響應(yīng)大大提高,，接近恒轉(zhuǎn)矩輸出特性,，共振現(xiàn)象消除，但線路較復(fù)雜,。目前已有相應(yīng)的集成功率模塊可供采用,。
5、升頻升壓功率驅(qū)動(dòng)
為了進(jìn)一步提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高頻響應(yīng),，可采用升頻升壓功率驅(qū)動(dòng)接口,。這種接口對(duì)繞組提供的電壓與力士樂電機(jī)的運(yùn)行頻率成線性關(guān)系。它的主回路實(shí)際上是一個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓電源,，利用頻率-電壓變換器,，將驅(qū)動(dòng)脈沖的頻率轉(zhuǎn)換成直流電平，并用此電平去控制開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸入,，這就構(gòu)成了具有頻率反饋的功率驅(qū)動(dòng)接口,。
6、集成功率驅(qū)動(dòng)
目前
已有多種用于小功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的集成功率驅(qū)動(dòng)接口電路可供選用。
力士樂L298芯片是一種H橋式驅(qū)動(dòng)器,，它設(shè)計(jì)成接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào),，可用來驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。H橋可承受46V電壓,，相電流高達(dá)2.,。L298(或XQ298，SGS298)的邏輯電路使用5V電源,，功放級(jí)使用5~46V電壓,，下橋發(fā)射極均單獨(dú)引出，以便接入電流取樣電阻,。力士樂L298(等)采用15腳雙列直插小瓦數(shù)式封裝,，工業(yè)品等級(jí)。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖7所示,。H橋驅(qū)動(dòng)的主要特點(diǎn)是能夠?qū)﹄姍C(jī)繞組進(jìn)行正,、反兩個(gè)方向通電。力士樂L298特別適用于對(duì)二相或四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng),。
與L298類似的電路還有TER公司的3717,，它是單H橋電路。
圖8是使用L297(環(huán)形分配器芯片)和L298構(gòu)成的具有恒流斬波功能的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),。