恒力矩步進電機驅(qū)動器分析設(shè)計

　　3 步進電機的驅(qū)動特性

　　兩相步進電機的線圈繞組分為+A/-A相和+B/-B相，忽略電磁轉(zhuǎn)矩與電流之間的非線性因素，要使電機平穩(wěn)勻速、恒力矩轉(zhuǎn)動，關(guān)鍵是控制電機繞組中的電流,如圖5所示。

　　在基本步單相激勵驅(qū)動方式下，相繞組電流將按 I+A→I+B→I-A→I-B 4拍進行循環(huán)；在基本步兩相激勵驅(qū)動方式下，相繞組電流將按I+A 、I+B→I+B、I-A→I-A、I-B→I-B 、I+A 4拍進行循環(huán)，即整步驅(qū)動方式的電流矢量把一個圓平均分割成四份；在半步單、兩相交替激勵驅(qū)動方式下，相繞組電流將按，I+A→I+A 、I+B→I+B→I+B、I-A→I-A→I-A、I-B→I-B→I-B 、I+A 8拍進行循環(huán)，即半步驅(qū)動方式的電流矢量則可以把一個圓分割成8份。兩相激勵方式下產(chǎn)生的步進電流將是各相的合成電流矢量，分別為，I1、I2、I3、I4，其幅值是單相電流值的 倍。因此，在半步單、兩相激勵驅(qū)動方式下，為了保持力矩恒定，在電流由雙相轉(zhuǎn)換為單相時，如I-B 、I+A→I+A，則+A-A相繞組的電流必須提高到雙相電流I+A的 倍，半步恒力矩運行電流隨時間的變化如圖6。

　　同樣，當(dāng)基本步兩相激勵驅(qū)動方式改變?yōu)榛静絾蜗嗉铗?qū)動方式時，要維持輸出力矩的恒定，相電流也必須為雙相電流的倍。由于半步單、兩相激勵方式步進分辨率提高了一倍、且電機運轉(zhuǎn)會更為平穩(wěn)，而基本步兩相激勵方式的相線圈利用率高，能產(chǎn)生較大的力矩，同時會產(chǎn)生電磁阻尼，削弱或消除振蕩現(xiàn)象，這兩種控制方式較常被采用。

　　由于繞組電感的影響，繞組中的電流將按規(guī)律上升。所以為了獲得好的高頻性能，使繞組中的電流上升波形變陡，可以用高電壓驅(qū)動的方法來縮短電流上升到參考電流I的時間,能獲得較好的牽出力矩并改善電機的啟動性能.

　　4 電路解決方案

　　本設(shè)計的步進電機控制驅(qū)動電路包括電源電路、控制驅(qū)動電路、過流檢測電路組成。

　　電源電路，如圖7所示。內(nèi)部5V電源取自LM117，LM117內(nèi)置有過載保護、安全區(qū)保護等多種保護電路，允許的電源電壓+24到+40V，LM117前端接的C1、C2、C3用以抵消輸入端的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激效應(yīng)。C5是為了瞬時增減負載電流時不至于引起輸出電壓有較大的波動。LED是電源指示燈。

　　圖7 電源電路

　　控制驅(qū)動電路及過流檢測電路，如圖8所示。