目前,大功率步进电机的驱动电源主要采用的是以晶体管为开关元件的高低压切换式驱动电路.由于功率步进电机的电枢电感及驱动时流过较大电流，势必在关断时产生高压反电势。因此防止晶体管在关断瞬时被击穿一直是功率步进电机驱动电源研究的重要课题。在以往的电路中，主要釆用的是—极管续流保护，但限于大电流二极管的高频特性,效果并不理想这样对晶体管的酎压提出很高的要求.
本设计着眼于解决二极管导通延迟的问题，保证车高压晶体管关断之前二极管已处于正向偏置状态.

                   抗髙压击穿的功率步进电机驱动电胳
    步进电机在需要快速、铲确定位的初械，机电系统中得到了广泛的应用〔如数控机床、计算机外围设备等)、步进电机的驱动电源是推广步进电机茌”领域广泛应用的关鍵设备，对于大功率步进电机采说更是如此善.目前，囱内外最索用的步逬电机驅动电源是以晶体管为开关元件的高低压沏換式，其特点是：主回路比驳简单、功率损耗小、矩頻特性好，控制也毬易实现〔茌使用儉机控制的佾况下更太如此、
    问题的提出：
步进电机的电秘绕组相当干电锊与电阻串联，而对功率步逬电机来说，电阻相当微小电阻茌晶体管关断时瞬时电流可这2 0A以 1 5 0 BF0 0 3 为例，下同此时歡存爸礅场中的能量将迅速释放，又由于电竭中的电流是不可能突变的，因此在绕组两蝻感生出足够鬲的电势釆打开一条迤路以保持电流趵
连续性丨而这种感生电势对于企图切断绕阻电流的湖外晶体管下称蔺压管》往往是致命的像现有栘术：为此就考虑向绕组提供一杀供释放能董用的龆路.一般是在主因鉻上加续流二极管保护〔见说明书附图2 \但这种电路的保护效果并不理想，高压瞀还是经常击穿.原因茌于，所用的二极瞥的正向电在人以上，而这一类二极管的阍趣特性都叙差，远远比不上晶体管的高频特性.原先处于截止状态的二极營还未釆楫及开通，高压管巳绛击穿，其它的措寂还有，在晶体瞀的集一射之间并联阻容吸收回路，相用电答米吸收部分的磁场能量，以降低关断时的感生电势.较小的电容是起不了什么作用，选择较大,的电容将导出辦的矛盾，这就美串联电阻的取值，大值的电阻使吸收回路趋于无效，而小值的电腹会使晶体管在导通的瞬时承受很大的浪涌电瑜‘于另有人建议茌电阻劳并联一个二极管〔如说明书附图2所示》希望电容通过二极耆釆吸收能量，而辫放能貴时则通过一个较大的电胆4这种俽法，间祥忽略了二极管从截止较为导通霈要时间这一窠实‘因此尽管同时釆取了上述播絶，对所使用的晶体管的财压往往茌以上，佢高压督击穿的现象还经常发生.这对于可靠性要求高的场合是不能容忍的丨同时，这一问蘧也隈制了躯动电源中髙压的提髙，縣嘀了步进电机起动特性，矩頻特性及最髙运行频净的提高.

改进原理：
针对上述问錄，我们对驱动电源的主回路作了改进，改进着跟于消除续流二极贅香要较长开通时间造成的彩啊.假发我們能在鬲压管关断之前使续流二极智脱禽7又向截止区并进入正向絛置，那么壮高压眘关断之后电榷的电流就可以顺利地邇过续流二极瞀.这就是本改进的设计思想.改进后的审路如说明书附图3所示.其工作原垤如下：高压管导通后《此时低压管也同时导迤〉电流分成两路：2，通过电阻化， 只及电枢2 􀀀通过电阻只，及电容。由于电感电流不能突变，而电容电压也不能突变，故导邇后一段时间内6点电位商于&点，办点电位接近于高压；&点接近于地电位.随后电感的电流及电容的电压揆指数曲线上升，经过一段时间后,&点电位超过6点而使二极管“处于正向偏置,选择适当的时间常数以保诬：在髙压督关断前，（商压督的导11时间根裾髙压电源的电压，电慼回路的时间常数及觳高运行頻率选择一个适当的常数》使&点的电位超过办点，并且从&点电位起&点的醉时海到髙压管关断的醉时之间的时间间隔足以使二极管、导通.这样当髙压眢关断时，巳处于正向导通状态电祗的电流谇过电容。二极钤^保持连续，并且，电棼在充申期间缺得的能#向电枢转移将逬一步改进步进电机的运行特性： 作州务防止申容0 反向充电，…和&趵作用是减小串慼闸路的时间茁於.当申容放申完毕时，处于正向导钓状态，此后电流由低压电谛遘过、， IV向电裎二入供应.杨塚这一设计思想，我们制作了一台步许电机轨动电源^走步由徼到计算机控剃，但试验的官点是瓒动电钣0？主回路，寿爱鉍御底消除高茳管关断时产生的聆压感生电试验嘥片了的步进申机为常^！生严趵彻5聊3肇其氣大練为工作方式为5相2 0拍.试验时取用高压没0艾，俶压电源，大功半晶体管，高压导始也曰參通过示波器观察奈明：试验结耒与设计思想非常切合，****消肸电艇感生电势对髙压管的击穿现象，观察表明蔺压管的发射私电位袄高压管关断的犍时略低于地电位（幅度不超过5 V ，也就大说加旮集电极一发射极之间的敌鬲电压仅比电源电压高。

经济蒽义
消除了晶体管商压击穿的稞象，从提高电鉍电压的角厪耆可以进一步改步进电机的起动特性，增大输出扭矩，即能软得优良的矩頻特性，提高靛高运行频率，这沪于安求很短加速时间的设备显得尤为重要.

  从降低对晶体眢的酎压要求看，可以明显降低步进电机敏动电源的成衣目前一合功率步进电机的价格仅5 0 0元左右，而一台双座标（即能带二台步讲电机）鸮动电源的价格约】万元.这夷因为在驱动电源中伊用了大量价枱昂贵旳功率晶体管1 每管茌140元左右\ 我们知道同类型的晶体管的价格主要取决于酎压孜将原釆寄要耐压为的晶体管松成扣01501的’对降低駆劲电源的价柘有重大承乂.而推广便用步进岜机/特别是大功率步进电机》的关键在于大大降低其鞑劫电源的价袼.