什么是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路？

在這篇文章中，小編將對(duì)電機(jī)" target="_blank">步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的相關(guān)內(nèi)容和情況加以介紹以幫助大家增進(jìn)對(duì)它的了解程度，和小編一起來(lái)閱讀以下內(nèi)容吧。

步進(jìn)電機(jī)又稱(chēng)為脈沖電機(jī)，基于最基本的電磁鐵原理，它是一種可以自由回轉(zhuǎn)的電磁鐵，其動(dòng)作原理是依靠氣隙磁導(dǎo)的變化來(lái)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。其原始模型是起源于1830年至1860年間。1870年前后開(kāi)始以控制為目的的嘗試，應(yīng)用于氫弧燈的電極輸送機(jī)構(gòu)中。這被認(rèn)為是最初的步進(jìn)電機(jī)。1923年，James Weir French發(fā)明三相可變磁阻型(Variable reluctance)，此為步進(jìn)電機(jī)前身。二十世紀(jì)初，步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用在了電話(huà)自動(dòng)交換機(jī)中。由于西方資本主義列強(qiáng)爭(zhēng)奪殖民地，步進(jìn)電機(jī)在缺乏交流電源的船舶和飛機(jī)等獨(dú)立系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。二十世紀(jì)五十年代后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電機(jī)上，對(duì)于數(shù)字化的控制變得更為容易。

那么，什么是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路呢?

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路是一種控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的電路系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)是一種特殊的電機(jī)，其轉(zhuǎn)動(dòng)角度是以固定的步進(jìn)角度進(jìn)行的，而不是連續(xù)的旋轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路可以將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)電壓和電流信號(hào)，使步進(jìn)電機(jī)按照預(yù)定的順序精確地旋轉(zhuǎn)。這種電路通常包括一個(gè)控制器和一些功率驅(qū)動(dòng)器。控制器接受主電路或計(jì)算機(jī)的指令，并將其轉(zhuǎn)換為細(xì)分脈沖信號(hào)，送到功率驅(qū)動(dòng)器。功率驅(qū)動(dòng)器則將信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)所需的電流和電壓信號(hào)，從而控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和精度。常見(jiàn)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括雙H橋驅(qū)動(dòng)電路、單H橋驅(qū)動(dòng)電路、混合式驅(qū)動(dòng)電路等。

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的工作原理是通過(guò)向步進(jìn)電機(jī)提供一系列的脈沖信號(hào)來(lái)控制其旋轉(zhuǎn)。主要由兩個(gè)部分組成：信號(hào)發(fā)生器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。

信號(hào)發(fā)生器：產(chǎn)生一系列的脈沖信號(hào)，脈沖數(shù)目對(duì)應(yīng)著電機(jī)需要轉(zhuǎn)的步數(shù)。常見(jiàn)的信號(hào)發(fā)生器有常見(jiàn)的是計(jì)數(shù)器、觸發(fā)器等電子元件。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)器：接收信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為一定的電流信號(hào)，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通常采用H橋電路，通過(guò)控制H橋電路的開(kāi)關(guān)輸出不同方向和大小的電流來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

在工作時(shí)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為特定的電流信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)一步就輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，控制器可以通過(guò)測(cè)量脈沖信號(hào)的數(shù)量和方向來(lái)確定電機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)和位置，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制和定位。

在H橋電路的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。采用分立元件MOS管搭建雙H橋驅(qū)動(dòng)電路是成熟的電機(jī)控制方案，電路不復(fù)雜，性能可靠，根據(jù)MOS管的不同工作電流的上限甚至可以高達(dá)數(shù)十安培，是理想的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器方案。MOS管H橋驅(qū)動(dòng)電路有NMOS構(gòu)型和PMOS+NMOS構(gòu)型，全NMOS管H橋?qū)娮韪。蠘虮鄣腘MOS管的導(dǎo)通電壓高于電源電壓，需要額外的升壓電路，這樣增加了電路的復(fù)雜程度和成本，我們采用PMOS+NMOS構(gòu)型方式搭建雙H橋步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，電路更簡(jiǎn)潔，成本更低;且在這樣的小電流工作場(chǎng)合，PMOS所增加的導(dǎo)通損耗可以忽略不計(jì)。驅(qū)動(dòng)電路與MCU之間進(jìn)行光電隔離，選用廣泛使用的低成本光耦PC817。加入雙輸入四通道與門(mén)(74HC08D)，為驅(qū)動(dòng)電路添加使能的功能，即只有在使能的前提下，四路控制信號(hào)才是有效的，使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行更安全穩(wěn)定MOS管選用IRF5305和IRF1205，其參數(shù)為55V、110A，TO252貼片封裝。

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