步进电机是一种感应电机,它的工作原理是利用电子电路,将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电流为步进电机供电,步进电机才能正常工作,驱动器就是为步进电机分时供电的,多相时序控制器。
步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移的执行机构。其主要优点是有较高的定位精度,无位置累积误差;特有的开环运行机制,与闭环控制系统相比降低了系统成本,提高了可靠性,在数控领域得到了广泛的应用。但是,步进电机在低速运行时的振动、噪声大,在步进电机的自然振荡频率附近运行时易产生共振,且输出转矩随着步进电机的转速升高而下降,这些缺点限制了步进电机的应用范围。步进电机的性能在很大程度上取决于所用的驱动器,改善驱动器的性能,可以显著地提高步进电机的性能,因此研制高性能的步进电机驱动器是一项普遍关注的课题。
通常情况下,步进电机驱动系统由3部分构成:
①控制电路。用于产生脉冲,控制电机的速度和转向。
②驱动电路。即本文的研究内容,由图1所示的脉冲信号分配和功率驱动电路组成。根据控制器输入的脉冲和方向信号,为步进电机各绕组提供正确的通电顺序,以及电机需要的高电压、大电流;同时提供各种保护措施,比如过流、过热等。
③步进电机。控制信号经驱动器放大后驱动步进电机,带动负载。
“额定电流可调的等角度恒力矩细分”驱动方法,并基于该方法设计实现了二相混合式步进电机驱动器,最高可达200细分,驱动电流从O.5 A/相到8 A/相可调,可驱动24系列到86系列的步进电机。实际应用证明,该方法基本上克服了传统步进电机低速振动大和噪声大的缺点,电机在较大速度范围内转矩保持恒定,提高了控制精度,减小了发生共振的几率,具有很好的稳定性、可靠性和通用性,且结构简单。
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