步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源

 

步進(jìn)電機(jī)需配置一個(gè)專用的電源供電，電源的作用是讓電機(jī)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(dòng)作，這個(gè)專用電源稱為驅(qū)動(dòng)電源。步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電源是一個(gè)互相聯(lián)系的整體，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能是由電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電源兩者配合所形成的綜合效果。

1、對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的基本要求

（1）驅(qū)動(dòng)電源的相數(shù)、通電方式和電壓、電流都工滿足步進(jìn)電機(jī)的需要；

（2）要滿足步進(jìn)電機(jī)的起動(dòng)頻率和運(yùn)行頻率的要求；

（3）能最大限度地抑制步進(jìn)電機(jī)的振蕩；

（4）工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)；

（5）成本低、效率高、安裝和維護(hù)方便。

 

2、驅(qū)動(dòng)電源的組成

  步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)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(gè)脈沖頻率由幾赫到幾十千赫可連續(xù)變化的脈沖信號(hào)發(fā)生器。脈沖發(fā)生器可以采用多種線路，最常見(jiàn)的有多諧振蕩器和單結(jié)晶體管構(gòu)成的張弛振蕩器兩種，它們都是通過(guò)調(diào)節(jié)電阻R和電容C的大小來(lái)改變電容器充放電的時(shí)間常數(shù)，以達(dá)到改變脈沖信號(hào)頻率的目的。圖6是兩種實(shí)用的多諧振蕩電路，它們分別由反相器和非門構(gòu)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(jù)指令把脈沖信號(hào)按一定的邏輯關(guān)系加在脈沖放大器上，使步進(jìn)電機(jī)按確定的運(yùn)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(jìn)電機(jī)的理想脈沖分配器，通過(guò)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(shí)，若J3r＝“1”，而J3L＝“0”，則電機(jī)正轉(zhuǎn)；若J3r＝“0”，J3L＝“1”，則電機(jī)反轉(zhuǎn)；三相六拍供電時(shí)，若J6r＝“1”，J6L＝“0”，則電機(jī)正轉(zhuǎn)；若J6r＝“0”，J6L＝“1”，電機(jī)反轉(zhuǎn)。R2是雙三拍的復(fù)位端，R1是六拍的復(fù)位端，使用時(shí)，首先將其對(duì)應(yīng)復(fù)位端接入高電平，使其進(jìn)入工作狀態(tài)，然后換接到工作位置。CL端是時(shí)鐘脈沖輸入端，EN是時(shí)鐘脈沖允許端，用以控制時(shí)鐘脈沖的允許與否。當(dāng)脈沖CP由CL端輸入，只有EN端為高電平時(shí)，時(shí)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(shí)，只有CL為低電平時(shí)，時(shí)鐘脈沖的下降沿才起作用。A0、B0、C0為環(huán)形分配器的三個(gè)輸出端，經(jīng)過(guò)脈沖放大器（功率放大器）后分別接到步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流較大，如75BF001型步進(jìn)電機(jī)每相靜態(tài)電流為3A，為了滿足驅(qū)動(dòng)要求，脈沖分配器輸出的脈沖需經(jīng)脈沖放大器（即功率放大器）后才能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。圖9是一個(gè)實(shí)用的脈沖放大電路，圖中使用三級(jí)晶體管放大，第一級(jí)用3DG6小功率管，第二級(jí)用3DK4中功率管，第三級(jí)用3DD15大功率管，R6為步進(jìn)電機(jī)限流電阻，隨所配電機(jī)不同而異。

圖9所示電路是單電壓型驅(qū)動(dòng)電源，它的特點(diǎn)是：線路簡(jiǎn)單，電阻R6與控制繞組串聯(lián)后，可以減小回路的時(shí)間常數(shù)；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(jìn)電機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)行頻率都不會(huì)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(lái)加速電流的增長(zhǎng)速度，而低壓是用來(lái)維持穩(wěn)定的電流值。低壓電源中串聯(lián)一個(gè)數(shù)值較小的電阻，其目的是為了調(diào)節(jié)控制繞組的電流，使各相電流平衡。