步進電機的驅動電源

 

步進電機需配置一個專用的電源供電，電源的作用是讓電機的控制繞組按照特定的順序通電，即受輸入的電脈沖控制而動作，這個專用電源稱為驅動電源。步進電機及其驅動電源是一個互相聯(lián)系的整體，步進電機的運行性能是由電機和驅動電源兩者配合所形成的綜合效果。

1、對驅動電源的基本要求

（1）驅動電源的相數、通電方式和電壓、電流都工滿足步進電機的需要；

（2）要滿足步進電機的起動頻率和運行頻率的要求；

（3）能最大限度地抑制步進電機的振蕩；

（4）工作可靠，抗干擾能力強；

（5）成本低、效率高、安裝和維護方便。

 

2、驅動電源的組成

  步進電機的驅動電源基本上由脈沖發(fā)生器、脈沖分配器和脈沖放大器（也稱功率放大器）三部分組成，如圖5所示。

 

（1）脈沖發(fā)生器 

   

脈沖發(fā)生器是一個脈沖頻率由幾赫到幾十千赫可連續(xù)變化的脈沖信號發(fā)生器。脈沖發(fā)生器可以采用多種線路，最常見的有多諧振蕩器和單結晶體管構成的張弛振蕩器兩種，它們都是通過調節(jié)電阻R和電容C的大小來改變電容器充放電的時間常數，以達到改變脈沖信號頻率的目的。圖6是兩種實用的多諧振蕩電路，它們分別由反相器和非門構成，振蕩頻率由RC決定，改變R值即可改變脈沖頻率。

 

（2）脈沖分配器

   

脈沖分配器中由門電路和雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成的邏輯電路，它根據指令把脈沖信號按一定的邏輯關系加在脈沖放大器上，使步進電機按確定的運行方式工作。下面著重介紹CH250環(huán)形脈沖分配器。 

   

CH250環(huán)形脈沖分配器是三相步進電機的理想脈沖分配器，通過其控制端的不同接法可以組成三相雙三拍和三相六拍的不同工作方式，

 

 

J3r、J3L兩端子是三相雙三拍的控制端，J6r、J6L是三相六拍的控制端，三相雙三拍工作時，若J3r＝“1”，而J3L＝“0”，則電機正轉；若J3r＝“0”，J3L＝“1”，則電機反轉；三相六拍供電時，若J6r＝“1”，J6L＝“0”，則電機正轉；若J6r＝“0”，J6L＝“1”，電機反轉。R2是雙三拍的復位端，R1是六拍的復位端，使用時，首先將其對應復位端接入高電平，使其進入工作狀態(tài)，然后換接到工作位置。CL端是時鐘脈沖輸入端，EN是時鐘脈沖允許端，用以控制時鐘脈沖的允許與否。當脈沖CP由CL端輸入，只有EN端為高電平時，時鐘脈沖的上升沿才起作用。CH250也允許以EN端作脈沖CP的輸入端，此時，只有CL為低電平時，時鐘脈沖的下降沿才起作用。A0、B0、C0為環(huán)形分配器的三個輸出端，經過脈沖放大器（功率放大器）后分別接到步進電機的三相線上。    

 

（3）脈沖放大器（功率放大器）

   

由于脈沖分配器輸出端A0、B0、C0的輸出電流很小，如CH250脈沖分配器的輸出電流大約為200-400μA，而步進電機的驅動電流較大，如75BF001型步進電機每相靜態(tài)電流為3A，為了滿足驅動要求，脈沖分配器輸出的脈沖需經脈沖放大器（即功率放大器）后才能驅動步進電機。圖9是一個實用的脈沖放大電路，圖中使用三級晶體管放大，第一級用3DG6小功率管，第二級用3DK4中功率管，第三級用3DD15大功率管，R6為步進電機限流電阻，隨所配電機不同而異。

圖9所示電路是單電壓型驅動電源，它的特點是：線路簡單，電阻R6與控制繞組串聯(lián)后，可以減小回路的時間常數；但是由于R6上要消耗功率，使電源的效率降低，用這種電源供電的步進電機的起動和運行頻率都不會太高。為了提高電源效率及工作頻率，可采用高、低壓切換型電源，其原理如圖10所示。高壓供電是用來加速電流的增長速度，而低壓是用來維持穩(wěn)定的電流值。低壓電源中串聯(lián)一個數值較小的電阻，其目的是為了調節(jié)控制繞組的電流，使各相電流平衡。