步进电动机驱动电路

步进电动机需要一个专用电源来驱动，该电源让电动机的绕组按照特定的顺序通电，即受一系列电脉冲的控制和动作；步进电动机的驱动电源由环形分配器、功率放大器及其他控制电路组成，其框图如图9-4所示。

     环形分配器用来对输入的步进脉冲进行逻辑变换，产生步进电动机工作方式所需的各相脉冲序列信号。功率放大电路对环形分配电路输出信号进行放大。产生电动机旋转所需要的励磁电流。不仅方向信号指定各相绕组导通的先后顺序，以改变步进电动机的选转方向。电源控制信号在必要时可使各相绕组上的电流为零，达到释放电流、降低功耗的目的 。

对不同电机类型和不同的应用场合，选用的功率驱动放大电路不尽相同。即使是同一台步进电动机，在使用不同的驱动的驱动方案时，其矩频特性也相差很大。比较常用的功率驱动放大电路有电压驱动、双电压驱动、双电压驱动、斩波恒流驱动、细分驱动电路和集成电路驱动电路等，下面分别介绍其工作原理。

1.单电压驱动

但电压驱动是指电动机绕组在工作时，只用一个电压电源对绕组供电。单电压驱动如图9-5所示

功率晶体管t用作开头，l是电机一相绕组的电感，电源电压一般选择在10v-100v左右。限流电阻r1决定了时间常数，r1在工作中要消耗一定的能量，所以这个电路损耗大、放率低，一般只用于小功率步进电动机的驱动。

2.双电压驱动

   用提高电压的方法可以使绕组中的电流上升波形变陡，这样就产生了双电压驱动。双电压驱动有两种方式：双电压法和高低压法

1）双电压法

 双电压法的基本思路是：在低频段使用较低的电压驱动，在高频段使用较高的电压驱动。其电路原理如图9-6所示。

当电动机工作在低频时，给t1低电平，使t1关断。这时，电动机 的绕组由低电压vl供电，控制脉冲通过t2使绕组得到低压脉冲电源。当电动机工作在高频时，给t1高电平，使t1打开。这时二极管d2反响截止，切断低电压电源vl，电动机绕组由高电压vh供电，使控制脉冲通过t2使绕组得到高压脉冲电源。

这种驱动方法保证了低频段仍然具有单电压驱动的特点，在高频段具有良好的高频性能，但仍没摆脱单压驱动的弱点，在限流电阻r上仍然会产生损耗和发热。

2）高低压法

高低压法的基本思路是：不论电动机工作的频率如何，在绕组通电的开始用高压供电，是绕组中电流迅速上升，而后用低压来维持绕组中的电流。

高低压驱动电路的原理如图9-7所示，尽管看起来与双电压法电路非常相似，但它们的原理有很大差别。

高压开关管t1的输入脉冲uh与低压开关管t2的输入脉冲ul同时起步，但脉宽要窄得多。两个脉冲同时使开关管t1、t2导通，使高电压vh为电动机绕组供电。这使得绕组中电流i快速上升，电流波形的前沿很陡，如图9-7所示电流波形。当脉冲uh降为低电平时，高压开关管t1截止，高电压被切断，使电压vl通过二极管d2为绕组继续供电，由于绕组电阻小，回路中又没有串联电阻，所以低电压只需数伏就可以为绕组提供提供较大电流。

高低压驱动法是目前普遍应用的一种方法。由于这种驱动在低频时电流有较大的上冲，电动机低频噪声较大，低频共振现象存在，使用时要注意。

  重点提示 

步进电动机与其他电动机不同，它所标称的额定电压和额定电流只是参考值，又因为步进电动机以脉冲方式供电，电源电压是其****电压，而不是平均电压，所以，步进电动机可以超出其额定值范围工作。这就是为什么步进电动机可以采用高低压工作的原因。一般高压选择范围是80v-150v，低压选择范围是5v到20v.选择时注意不要偏离步进电动的额定值太远。

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