基于一种低成本的新型步进电机驱动器的研制
来源： 作者： 发布时间：2015-03-12 10:09:58 浏览量：2.2 半流锁定功能的实现
步进电机在运行过程中，为输出较大的转矩及具有快速响应，应保持绕组电流为额定值而不使其下降。但在电机的锁定状态通常没必要输出大的绕行电感转矩，为减少电机的发热，提高系统的效率，减轻驱动器的负担，可在锁定状态适当降低绕组电流。本驱动器设计的锁定电流减半功能电路如图2所示。图中，CLK为步进脉冲信号CP经过光耦隔离后的信号。该电路中采用可重复触发的单稳态触发器74LS123，其输出脉冲宽度TW为： 
当CLK的周期小于或等于TW时，晶体管一直处于截止状态，不存在锁定时间。而当CLK的周期大于TW或处于静止状态时，晶体管导通，电阻R1并联至参考电压端，使参考电压减半，即实现了电流减半的功能。
图2 半流锁定功能电路图
2.3 分立式的功率驱动电路的设计
步进电机的功率驱动电路较为典型的设计一般都是采用集成电路，例如用双H桥高电压大电流功率集成电路L298，IR公司的MOSFET驱动集成电路等。然而对于L298，虽然简单方便，但是只可驱动母线电源电压为46V、每相电流2A以下的步进电机，因而它的电源输入范围相对较窄，局限性较大;而对于IR公司的MOSFET驱动集成电路，它的通用性很强，但是价格相对较贵，并不适于低成本的驱动器。为了避免上述集成电路的缺陷，在该步进电动机驱动器中，功率驱动电路采用分立器件来实现。
功率电路采用大功率双H桥电路，上半桥使用P沟道功率MOSFET IRF9540，下半桥使用N沟道功率MOSFET IRF540。这样可以满足驱动母线电源电压为85V、相电流7A的步进电机的要求。而且采用这种结构，可以简化驱动电路电源的设计，因为再不需要多个隔离的驱动电源，可以使母线电源与驱动电源共地。对于上桥P沟道功率MOSFET的栅极驱动采用由NPN和PNP三极管构成的互补式驱动电路，使MOSFET输入电容充放电电路的电阻都很小，加速了功率管的通断。并通过并接一个13V的稳压二极管，使得当母线电压较高时钳位MOSFET的栅源驱动电压，以避免其超过栅源击穿电压。而对于下桥N沟道功率MOSFET的栅极驱动采用简单的NPN三极管驱动放大电路，这样改善了MOSFET的开通过程，而且减少了驱动电源的功率;并在三极管的基极与发射极反并联二极管，这样就为输入电容提供了放电回路，加速了功率管的关断过程。当驱动电路直接来驱动功率MOSFET时会引起被驱动功率MOSFET的快速开通和关断，这就有可能造成被驱动功率电感生产厂家MOSFET漏源极间电压的振荡。这样，一则会引起射频干扰;二则有可能造成功率MOSFET遭受过高的 而击绕行电感器穿损坏。为解决这一问题，采用在被驱动空心线圈电感功率MOSFET的栅极与驱动电路的输出之间串联一个15 的无感电阻。具体的上、下半桥驱动电路分别如图3和图4所示。L297输出的载有斩波信号的INH1、INH2，与时序逻辑信号A、B、C、D经过逻辑门电路的恰当组合，产生PWM1和PWM2信号，作为驱动电路的斩波信号输入端。
图3 上半桥驱动电路
图4 下半桥驱动电路
2.4 高频开关电源电路的实现
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