四线步进电机驱动电路图,工作原理-KIA MOS管

两相四线步进电机原理

两(liang)(liang)相四线步(bu)进电(dian)机的(de)工作原(yuan)(yuan)理(li)(li)主(zhu)要基(ji)于电(dian)磁(ci)学原(yuan)(yuan)理(li)(li)。当控制电(dian)路改变步(bu)进角度时，电(dian)机内部的(de)磁(ci)铁组(zu)件会根据控制电(dian)路的(de)信号产生相应的(de)磁(ci)场，从而(er)(er)使电(dian)机按(an)照设定的(de)步(bu)进角度进行精确(que)旋转(zhuan)。这种电(dian)机由两(liang)(liang)组(zu)线圈组(zu)成，即所谓的(de)“两(liang)(liang)相”，而(er)(er)“四线”则表(biao)示它有四根引出线，通常是A+、A-、B+、B-，分别代表(biao)两(liang)(liang)个相位的(de)正负(fu)接(jie)线。

两相四线步进电机驱动电路

H桥功率(lv)驱(qu)动(dong)电(dian)(dian)路可应用于步(bu)进电(dian)(dian)机(ji)、交流(liu)(liu)(liu)电(dian)(dian)机(ji)及(ji)直流(liu)(liu)(liu)电(dian)(dian)机(ji)等的驱(qu)动(dong)。永(yong)磁步(bu)进电(dian)(dian)机(ji)或混(hun)合式步(bu)进电(dian)(dian)机(ji)的励(li)磁绕组(zu)(zu)(zu)都必须用双极(ji)性电(dian)(dian)源(yuan)供电(dian)(dian)，也就(jiu)是说绕组(zu)(zu)(zu)有时(shi)需(xu)正向(xiang)电(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)，有时(shi)需(xu)反向(xiang)电(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)，这样绕组(zu)(zu)(zu)电(dian)(dian)源(yuan)需(xu)用H桥驱(qu)动(dong)。

H桥驱动电(dian)(dian)路(lu)(lu)与步进电(dian)(dian)机AB相绕组连接的电(dian)(dian)路(lu)(lu)框图：

4个开(kai)(kai)关(guan)K1和K4，K2和K3分别受控(kong)制(zhi)(zhi)信号a，b的(de)控(kong)制(zhi)(zhi)，当控(kong)制(zhi)(zhi)信号使(shi)开(kai)(kai)关(guan)K1，K4合上，K2，K3断开(kai)(kai)时，电流(liu)(liu)(liu)在线圈中的(de)流(liu)(liu)(liu)向(xiang)如图1(a)，当控(kong)制(zhi)(zhi)信号使(shi)开(kai)(kai)关(guan)K2，K3合上，K1，K4断开(kai)(kai)时，电流(liu)(liu)(liu)在线圈中的(de)流(liu)(liu)(liu)向(xiang)如图1（b)所示。

4个二极管VD1，VD2，VD3，VD4为续流(liu)二极管，它们所起的作用是：以图(tu)1(a)为例，当K1，K4开(kai)关受控制由(you)闭(bi)合转向(xiang)断(duan)开(kai)时(shi)，由(you)于此时(shi)线圈绕组AB上的电流(liu)不能突变，仍需(xu)按(an)原(yuan)电流(liu)方向(xiang)流(liu)动(dong)（即A→B），此时(shi)由(you)VD3，VD2来提供(gong)回(hui)路。

因此，电(dian)(dian)流(liu)在K1，K4关(guan)断(duan)的(de)瞬间(jian)由地→VD3→线圈绕(rao)组(zu)AB→VD2→电(dian)(dian)源+Vs形成续流(liu)回路。同理(li)，在图1（b）中(zhong)，当开关(guan)K2，K3关(guan)断(duan)的(de)瞬间(jian)，由二极管VD4，VD1提供线圈绕(rao)组(zu)的(de)续流(liu)，电(dian)(dian)流(liu)回路为地→VD4→线圈绕(rao)组(zu)BA→VD1→电(dian)(dian)源+Vs。步(bu)进电(dian)(dian)机驱(qu)动器(qi)中(zhong)，实现上述(shu)开关(guan)功能(neng)的(de)元件在实际电(dian)(dian)路中(zhong)常采(cai)用功率(lv)MOSFET管。

由步进(jin)电(dian)机(ji)H桥(qiao)驱(qu)动(dong)电(dian)路原理可(ke)知，电(dian)流在绕组中流动(dong)是两个完全(quan)相反的方向。推(tui)动(dong)级的信号逻(luo)辑(ji)应使对(dui)角线晶体管不能同时导(dao)通(tong)，以免造成(cheng)高(gao)低压管的直通(tong)。

另外，步(bu)进电机(ji)的绕组是感性(xing)负载，在(zai)通(tong)电时，随着电机(ji)运(yun)行频率的升高(gao)，而(er)过渡的时间常(chang)不变(bian)，使得绕组电流(liu)还没(mei)来得及(ji)达到稳态值又被切断，平均电流(liu)变(bian)小，输出(chu)力矩下降(jiang)，当驱动频率高(gao)到一(yi)定的时候(hou)将(jiang)产生堵(du)转或失(shi)步(bu)现象。

因此(ci)，步(bu)进电(dian)(dian)机(ji)的(de)驱动除了电(dian)(dian)机(ji)的(de)设计(ji)尽量(liang)地减(jian)少绕组电(dian)(dian)感(gan)量(liang)外，还要对驱动电(dian)(dian)源采取措(cuo)施，也就是提(ti)高导通(tong)相电(dian)(dian)流的(de)前后沿陡度以提(ti)高电(dian)(dian)机(ji)运行的(de)性能(neng)。

步进电(dian)机(ji)的(de)缺陷是高(gao)(gao)频(pin)出力不足，低(di)频(pin)振荡，步进电(dian)机(ji)的(de)性能除电(dian)机(ji)自身固有的(de)性能外，驱(qu)动(dong)器(qi)的(de)驱(qu)动(dong)电(dian)源(yuan)也(ye)直接(jie)影响电(dian)机(ji)的(de)特(te)性。要想改善(shan)步进电(dian)机(ji)的(de)频(pin)率特(te)性，就必须提(ti)高(gao)(gao)电(dian)源(yuan)电(dian)压。

电路设计

驱动器AB相线圈(quan)功率驱动部分原理图：

选(xuan)用的(de)功(gong)率MOSFET元(yuan)件是IRFP460,其，ID=20A,VDss=500V,RDS（ON)=0。27Ω。在图2中(zhong)，功(gong)率MOSFET管VT1,VT2,VT3,VT4和续流二极管VD11,VD19,VD14,VD22相当于图1中(zhong)的(de)K1,K2，K3,K4和VD1,VD2,VD3,VD4。功(gong)率MOSFET管的(de)控(kong)制信号是由TTL逻辑(ji)电平(ping)a,a,b,b来提(ti)供的(de),其中(zhong)a与a,b与b在逻辑(ji)上互反。

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