三相混合式步进电动机斩波驱动方式的实现
姜淑忠 杨焕新 赵继敏
(上海交通大学200030郑州电缆厂)
【摘 要】在分析反应式和混合式步进电动机不同驱动特点的基础上，提出了三相混合式步进电动机的斩波驱动方式。针对具有上、下桥臂的逆变器，论述绕组电流的检测和转换。为提高驱动器的运行可靠性，设计了功率器件的保护电．路。
l引 言
混合式步进电动机与反应式步进电动机相比，具有分辨率高、驱动电流小、功耗低、转矩体积比大等特点。国内于1987年研制出混合式步进电动机，由于它的这些显著优点，引起越来越多用户的瞩目。在不到10年的时问里，其设计方法、制造工艺日趋完善，可以满足工业生产的要求。而其驱动器的进展却很缓慢，尤其是大转矩混合式步进电动机的驱动更不如人意。究其原因，主要是运行可靠性低，驱动方式落后，致使混合式步进电动机不能推广应用。因此采用新的功率器件和专用集成控制器件，借鉴其它种类电机的驱动控制技术，或研究针对混合式步进电动机的驱动控制技术，是改变目前驱动器落后状况的现实途径。
2混合式步进电动机的驱动特点
斩波控制技术在反应式步进电动机的驱动器上已获得应用，而且种类很多，其中的一种定电流控制驱动电路如图1所示。环形分配器输出相控信号控制功放管m2，当m2导通时，若电流检测信号大于电流基准．则由合成电路产生的斩波信号关断m1．绕组电流续流一段时间△t（△t由延时电路产生)后，
电流检测信号小于电流基准，斩波信号开通m1，维持由电流基准决定的绕组电流。
与图1中反应式步进电动机驱动电路不同。三相混合式步进电动机的驱动主回路如图2所示。上桥臂的3个功放管使用三组独立的控制电源，下桥臂的3个功放管共用一组独立的控制电源。
反应式步进电动机的绕组电流是单极性的，各相绕组电流在电路上是独立的。而混合式步进电动机的绕组电流是双极性的，且通电状态不同，绕组的连接形式、绕组电流的大小也不同。以a相绕组电流为例，图2中的主回路工作在三相12拍通电状态时，即ab、abc、bc，……(a表示上桥臂功放管a导通，a表示下桥臂功放管a导通，余类推)。
(1)通电状态为ab，等效电路见图3a。
ia=-ib=i，ic=0
式中 i——基准电流
(2)通电状态为abc，等效电路见图3b。
(3)通电状态为bc，等效电路见图3c。
ia=o，ic=-ib=i
接下去的通电状态，按上述分析方法可知a相绕组电流方向反向，大小依次为
  等. 3绕组电流的检测和转换
由于图2中上下桥臂的功放管使用四组不共地的控制电源，以及绕组电流的双极性，若用电阻对电流检测，检测信号的处理很复杂。
图2中的3个电流传感器ia、ib、ic采用基于磁场平衡式原理的霍尔电流传感器。它的输出信号回路和待测电流回路是互相隔离的，测量误差小．反应时间小于1μs，待测电流的频率范围为0～1 50khz，线性度高，输出与输入成正比，当绕组电流为正时，传感器的输出电压为正，绕组电流为负时，输出电压为负。
图4的双限比较电路将双极性的电流检测信号ui转换成单极性的方波信号u，v+、v_分别为正向和反向电流基准，v+=-v_。若忽略二极管d1、d2的管压降．当|ui|大于v+或|v_|时，  否则u=o。 由于绕组电流随通电状态变化，经图4电路得到的方波信号u a、u b、u c，只要 |
