|
|
步进电机细分驱动器的设计
步进电机的使用性能和它的驱动电源有着密切的关系，步进电机的恒流斩波驱动技术虽然从一定程度上解决了步进电机运行中的一些问题，如电源效率低、电流波形差等，但步进电机的固有分辨率低的问题还没有解决。在第三章中从理论上对步进电机的细分驱动技术的可行性进行了分析，从分析中可以看出，只要对步进电机绕组中的电流作适当的调整，就可以实现步距角的可变细分。所以，对步进电机的细分驱动技术进行应用性研究，具有较高的现实意义。
步进电机的细分控制是由驱动器精确控制步进电机得相电流来实现的。以二相电机为例，假如电机的相电流为3A，如果使用常规驱动器（如常用的恒流斩波方式）驱动电机，电机每运行一步，其绕组内的电流将从0突变为3A或由3A突变到0，相电流的巨大变化，必然会引起电机运行的振荡和噪音。如果使用细分驱动器，在10细分相-状态下驱动该电机，电机每走一微步，其绕组内的电流变化只有0.3A而不是3A且电流是以正弦曲线规律变化，这样就大大的改善了电机的振荡和噪音。提高步进电机性能上的优点才是细分的真正优点。
步进电机的细分驱动，就是要使步进电机以较小的步距分辨率运行，从第三章的分析中可以看出，当步进电动机以三相六拍方式运行时，从技术的角度来讲，比较容易实现较高的步距分辨率，所以在本设计中，采用在三相六拍运行方式的基础上进行细分驱动器的设计。
电路整体设计
在步进电机的细分驱动电路中，功率驱动电路是整个驱动器的核心部分，也是影响整个驱动器的体积的主要因素。一般的步进电机驱动器由于限流电阻的存在和末级功放管处于放大状态而发热严重，必须增加散热装置，电路才能正常工作，从而使体积增大，效率降低，要想减小体积提高效率，就必须去掉限流电阻，并使功放管处于开关状态。为此，在本驱动电路中将脉宽调制技术应用于驱动电路，它的基本思想是功放管工作在开关状态，通过对功放管开关时间的控制，将直流电压转换成某种频率的方波电压加在步进电机绕组的两端，通过对方波脉冲宽度的调节与控制，利用步进电机绕组本身的电感对电流的滤波作用来控制电机绕组中的平均电流。这样就可以取消功放回路中的限流电阻而采用较高的电源电压，从而使整个电路的发热降到最低程度，大大提高了电源效率，而且可以减小甚至去掉散热装置，使驱动器的体积大大缩小。
