用场效应管实现恒流斩波型进电动机驱动电源
延俊华 王裕清（焦作矿业学院）
【摘 要】介绍一种用场效应管实现的单电压斩波型驱动电源的原理与性能，并给出了电路参数的选取方法。试验证明，该驱动电源的运行频率、矩频特性、效率等明显优于同类产品。
【叙 词】场效应晶体管，斩波器，步进电动机，驱动，电源
引 言
步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移的数字执行部件。它具有精度高、惯性小、可靠性强的特点，因此广泛应用于数控领域，尤其适合于对定位精度有较高要求的场合。
步进电动机传动系统的性能与驱动电源密切相关。但是，现有驱动电源普遍存在体积大、效率低、矩频特性差、价格较高的缺陷。例如一台90bf002型五相步进电动机售价不过三、四百元而与其配套的高、低压驱动电源却需数千元才能买到。这种现象严重影响着步进电动机的推广应用。
本文介绍一种斩波型步进电动机驱动电源，其功放电路采用vmosfet实现。
1改进驱动电源的技术关键
驱动电源的电气性能主要取决于输出脉冲电流的波型。理想的电流波型为方波。实际上由于步进电动机绕组电感的存在，只能近似实现梯形波。电沆波形越接近方波，运行频率越高，矩频特陛越好，这就要求输出脉冲电流的边沿要陡，平顶部分要平。
图l为高、低压恒流切换斩波型驱动电源的原理示意图；图2为其输入信号与输出电流的波形。在电流上升沿(t0, tl)段，tg导通，在+80v高压作用下绕组电流迅速上升。当电流上升到i2的时候，测流、比较电路控制咒关断，td继续导通，+12v低压通过d1加在绕组上，电流下降。当电流下降到i1，tg将再次导通，电流快速上升，如此周而复始，形成形脉冲电流的平顶部分。在电流下降沿[t2, t3)。td tg均关断，绕组电流通过高、低压电源及d1、d2.r进行放电，其反电势为高、低压之差，放电速度较快，图1中电阻尺的作用是限制电流幅度。
在各类步进电动机驱动电源中，恒流①本文系河南省自然科学基金资助项目子课题用场效应管实现恒流斩波型步进电动机驱动电源斩波型属性能较好之列，但是，这种电源存在三个缺点。
a．使用高、低匪两个直流电源，不如单电源简单；
b．电阻r功耗太大，使电源效率降低；
c．采用晶体管或达林顿管作为功放元件，响应速度低，影响驱动电源的运行频率。另一方面，由于晶体管放大倍数小，使前置放大电路复杂化，而且高压驱动需要进行隔离，十分麻烦。
2 vmosfet斩波型驱动电源
vmosfet(大功率场效应晶体管)是目前国外广泛应用的一种功率器件。具有速度快，增益高的优点，而且无二次击穿现象，用于步进电动机驱动电源非常合适。
针对传统电源存在的问题，对图l所示驱动电路加以改进，研制出图3所示单电压斩波型驱动电源。
2~1电路原理
图3上部为脉冲电流功放电路，下部为电流检测与控制电路。功放电路中，t1，t2为场效应管，通过控制其开遗、关断实现恒流斩波。d1，d2为肖特基二极管，为绕组提供快速放电通路。稳压管d3的作用是在t截止状态下为ti管提供稳定的控制电压，且对ti具有保护作用．高压三极管t3作为丁1驱动之用。
检测电路中，运放lm324财r1上取样的电流信号进行放大。比较器lm339接成史密特电路，其输出电平vl与主电流j的关系如图4所示。
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