步進電機各相繞組驅(qū)動電路

　　步進電機A、B、C三相繞組的驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)完全一樣，現(xiàn)以A相驅(qū)動電路為例介紹其工作原理．在圖4中，A和A'間接人步進電機的A相繞組，V1A是A相繞組取樣電阻上的電壓，該電壓的大小反映了A相繞組中電流的大�。甊411和C401構(gòu)成上電復位電路，當電路剛上電時，K1出現(xiàn)一個短暫的低電平，從而關(guān)閉鎖相開關(guān)管BG405，避免步進電機A、B、C三相同時通電情況的發(fā)生．T401為脈沖變壓器，采用Φ35 mm的鐵氧體磁罐制作．在這里之所以將高壓開關(guān)管BG404的驅(qū)動采用變壓器耦合是為了避免前級驅(qū)動電路出現(xiàn)故障時，造成高壓開關(guān)管長期導通，進而燒毀現(xiàn)象的發(fā)生．大功率開關(guān)管BG404和BG405采用摩托羅拉公司生產(chǎn)的MJ13333，其耐壓400 V，IcM為20 A，PcM為175 W．75BF003-130BF003型步進電機的繞組電流為3～10 A，故選用MJ13333完全可以滿足需求．MJ13333上裝有指叉形散熱器，機箱中安裝4個軸流風扇解決系統(tǒng)的散熱問題．步進電機各繞組運行電流的調(diào)整可通過改變相電流取樣電阻R417和R419的阻值來實現(xiàn)．鎖相電流的改變通過調(diào)整鎖相電源的電壓來實現(xiàn)．

　　在正常工作中，K為高電平，當PA為低電平時表明A相繞組需要加電．這時，由于A相繞組中的電流為0，VIA的電壓也為0，由電壓比較器LM393(U403B)組成的施密特觸發(fā)器輸出高電平．同時由于PA為低電平，故三輸入與非f-j U401A和U401C的輸出為低電平，進而使鎖相開關(guān)管BG405和高壓開關(guān)管BG404導通，近100 V的直流電壓加到A相繞組上． 當A相繞組中的電流超過6 A(以110BF003三相六拍反應式步進電機為例)，U403B輸出變?yōu)榈碗娖�，從而使高壓開關(guān)管BG404截止，這時A相繞組僅由鎖相電源提供電流，繞組中的電流開始下降，當A相電流下降使VIA的電壓小于U403B正輸入端(5腳)的電壓，高壓開關(guān)管BG404重新導通，100 V高壓重新將A相繞組的電流提高，如此反復形成了恒流斬波的工作方式．在這里，電阻R421的存在使U403B的狀態(tài)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一定的回差，避免了U403B的連續(xù)高速翻轉(zhuǎn)，改變R421的大小，可以改變斬波的頻率．
　　在鎖相狀態(tài)時，由于鎖相驅(qū)動信號L為低電平，K信號也為低電平，故而高壓開關(guān)管截止．若這時PA為低電平，則鎖相開關(guān)管BG405導通，A相繞組由AC4.5 V半波整流后的鎖相電源提供電流，此時繞組電流約為其工作電流的一半．這樣可以降低步進電機的功耗，進而減少電路和電機的發(fā)熱量．一旦出現(xiàn)繞組短路或高壓開關(guān)管擊穿的情況，VIA的電壓會迅速達到2.1 v(對應繞組電流約13 A)，這時過流檢測電路會立即使VP為低電平，馬上使鎖相開關(guān)管截止，避免電路故障的進一步擴大，保護驅(qū)動電路和步進電機．在實際調(diào)試中，筆者曾將步進電機的繞組用導線短路，結(jié)果保護電路立即動作；關(guān)閉電源，拆除短路線后，重新接通電源，電路恢復正常工作．