步进电机驱动器( 二 )

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四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。

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单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.a、b、c所示。驱动器相当于开关的组合单元。通过上位机的脉冲信号有顺序给电机相序通电使电机转动。组成结构步进电机驱动器主要结构主要有以下部分环行分配器根据输入信号的要求产生电机在不同状态下的开关波形信号处理对环行分配器产生的开关信号波形进行PWM调製以及对相关的波形进行滤波整形处理3：推动级：对开关信号的电压，电流进行放大提升主开关电路用功率元器件直接控制电机的各相绕组保护电路当绕组电流过大时产生关断信号对主迴路进行关断，以保护电机驱动器和电机绕组感测器对电机的位置和角度进行实时监控，传回信号的产生装置驱动方式步进电机不能直接接到工频交流或直流电源上工作，而必须使用专用的驱动器，如图所示，它由脉冲发生控制单元、功率驱动单元、保护单元等组成。图中点划线所包围的二个单元可以用微机控制来实现。驱动单元必须与驱动器直接耦合（防电磁干扰），也可理解成微机控制器的功率接口，这里予以简单介绍。

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1.单电压功率驱动实用单电压功率驱动接口及单步回响曲线

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电路如图所示。在电机绕组迴路中串有电阻Rs，使电机迴路双电压功率驱动接口时间常数减小，高频时电机能产生较大的电磁转矩，还能缓解电机的低频共振现象，但它引起附加的损耗。一般情况下，简单单电压驱动线路中，Rs是不可缺少的。Rs步进电机单步回响的改善如图3(b) 。2.双电压功率驱动双电压驱动的功率接口如图4所示。双电压驱动的基本思路是在较低（低频段）用较低的电压UL驱动，而在高速（高频段）时用较高的电压UH驱动。这种功率接口需要两个控制信号，Uh为高压有效控制信号，U为脉冲调宽驱动控制信号。图中，功率管TH和二极体DL构成电源转换电路。当Uh低电平，TH关断，DL正偏置，低电压UL对绕组供电。反之Uh高电平，TH导通，DL反偏，高电压UH对绕组供电。这种电路可使电机在高频段也有较大出力，而静止锁定时功耗减小。3.高低压功率驱动高低压功率驱动接口如图所示。高低压驱动的设计思想是，不论电机高低压功率驱动接口

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工作频率如何，均利用高电压UH供电来提高导通相绕组的电流前沿，而在前沿过后，用低电压UL来维持绕组的电流。这一作用同样改善了驱动器的高频性能，而且不必再串联电阻Rs，消除了附加损耗。高低压驱动功率接口也有两个输入控制信号Uh和Ul，它们应保持同步，且前沿在同一时刻跳变，如图所示。图中，高压管VTH的导通时间tl不能太大，也不能太小，太大时，电机电流过载；太小时，动态性能改善不明显。一般可取1~3ms 。（当这个数值与电机的电气时间常数相当时比较合适）。4.斩波恆流功率驱动恆流驱动的设计思想是，设法使导通相绕组的电流不论在锁定、低频、高频工作时均保持固定数值。使电机具有图6 斩波恆流功率驱动接口