机电一体化第3章 伺服系统(2步进电动机及其驱动控制2)

1、 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制步进式伺服驱动系统(xtng)工作原理系统由系统由 “ “步进电机驱动线路步进电机驱动线路” ” + “+ “步进电机步进电机” ” 组成，对工作台位移、组成，对工作台位移、速度速度(sd)(sd)和运动方向进行控制和运动方向进行控制四、步进电动驱动与控制四、步进电动驱动与控制精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制步进电动机的驱动步进电动机的驱动(q dn) 步进电机步进电机(dinj)的驱动电路：主要由脉冲分配器和功率放的驱动电路：主要由脉冲分配器和功率放大器两部份组成。大器两部份组成。变频

2、控制信号：主要有脉冲频率信号和方向控制信号。变频控制信号：主要有脉冲频率信号和方向控制信号。 脉冲分配器 功率放大器变频信号方向信号步进电机驱动电路的组成步进电机驱动电路的组成脉冲分配器脉冲分配器的作用是产生多路顺序脉冲信号，从而使电机绕组的通电顺的作用是产生多路顺序脉冲信号，从而使电机绕组的通电顺序按一定规律变化。序按一定规律变化。精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制 利用计算(j sun)机软件，差表或计算(j sun)进行脉冲的环形分配 成本低、利于多相的脉冲分配 、占用计算(j sun)机机时 小规模集成电路环形分配器 搭接灵活、不占用计算(j s

3、un)机机时 专用环形分配器 使用方便、接口简单.如：CH250三相绕组分频器 ；L297和PMM8714两相绕组分频器；PMM8713五相绕组电机分频器等。（一）环形脉冲(michng)分配方法精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制1、软件脉冲、软件脉冲(michng)分配的控制分配的控制 计算机控制的步进电机驱动系统中，使用软件实现脉冲计算机控制的步进电机驱动系统中，使用软件实现脉冲(michng)分配。常用查分配。常用查表法。对于三相六拍环形分配器，每当接收到一个进给脉冲表法。对于三相六拍环形分配器，每当接收到一个进给脉冲(michng)指令，环形指令

4、，环形分配器软件根据下表所示真值表，按顺序及方向控制输出接口将分配器软件根据下表所示真值表，按顺序及方向控制输出接口将A、B、C的值输出即的值输出即可。把表中的数值按顺序存入内存的可。把表中的数值按顺序存入内存的EPROM中，并分别设定表头的地址为中，并分别设定表头的地址为TAB0。计。计算机的算机的P1口按从表头开始逐步加口按从表头开始逐步加1的顺序变化，电动机正相旋转，如果按从的顺序变化，电动机正相旋转，如果按从TAB5，逐步减逐步减1的顺序变化，电动机则反转。的顺序变化，电动机则反转。步序 导电相 工作状态 数值（16进制） 程序的数据表 正转 反转 C B A TAB A0 0 1 0

5、1HTAB0 DB01H AB0 1 1 03HDB03H B0 1 0 02HDB02H BC1 1 0 06HDB06H C1 0 0 04HDB04H CA1 0 1 05HTAB5 DB05H 精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制2、脉冲分配(fnpi)控制硬件（环形分配(fnpi)器）CNC装置电源环形分配器A相驱动B相驱动C相驱动FULL/HALFDIRCLKM三相硬件(yn jin)环形分配器的驱动控制C1,C2,C3为双稳为双稳态触发器态触发器精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制3、 专用环形(hun

6、xn)分配器器件 n目前市场提供的国产目前市场提供的国产TTL脉冲分配器有三相（脉冲分配器有三相（YBO13）、）、四相（四相（YBO14）、五相（）、五相（YBO15）和六相（）和六相（YBO16），），均为均为18个管脚的直插式封装。个管脚的直插式封装。CMOS集成脉冲分配器也集成脉冲分配器也有不同型号，例如有不同型号，例如CH250型用来驱动三相步进电动机，型用来驱动三相步进电动机，封装形式为封装形式为16脚直插式。脚直插式。n这两种脉冲分配器的工作方式这两种脉冲分配器的工作方式(fngsh)基本相同，当各基本相同，当各个引脚连接好之后，主要通过一个脉冲输入端，控制步个引脚连接好之后，主

7、要通过一个脉冲输入端，控制步进的速度；一个输入端控制电动机的转向；并有与步进进的速度；一个输入端控制电动机的转向；并有与步进电动机相数相同数目的输出端分别控制电动机的各相。电动机相数相同数目的输出端分别控制电动机的各相。精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制nJ3r、J3L两端子是三相双三拍的控制端，两端子是三相双三拍的控制端，J6r、J6L是三相六拍的控制端。三相双三拍工作是三相六拍的控制端。三相双三拍工作(gngzu)时：若时：若J3r“1”，而，而J3L“0”，则电机正转；若，则电机正转；若J3r“0”，J3L“1”， 则则电机反转；三相六拍供电时：若

8、电机反转；三相六拍供电时：若J6r“1”，J6L“0”，则电机正转；若，则电机正转；若J6r“0”，J6L“1”，电机反转。，电机反转。R2是双三拍的复位端，是双三拍的复位端，R1 是六拍的复位端，使用时，首先将其对应复是六拍的复位端，使用时，首先将其对应复位端接入高电平，使其进入工作位端接入高电平，使其进入工作(gngzu)状态，然后换接到工作状态，然后换接到工作(gngzu)位置。位置。CL端是端是时钟脉冲输入端，时钟脉冲输入端，EN是时钟脉冲允许端，用以控是时钟脉冲允许端，用以控 制时钟脉冲的允许与否。当脉冲制时钟脉冲的允许与否。当脉冲CP由由CL端端输入，只有输入，只有EN端为高电平时

9、，时钟脉冲的上升沿才起作用。端为高电平时，时钟脉冲的上升沿才起作用。CH250也允许以也允许以EN端作脉冲端作脉冲CP的输入端，此时，的输入端，此时， 只有只有CL为低电平时，时钟脉冲的下降沿才起作用。为低电平时，时钟脉冲的下降沿才起作用。A、B、C为环形分配为环形分配器的三个输出端，经过脉冲放大器（功率放大器）后分别接到步进电动机的三相线器的三个输出端，经过脉冲放大器（功率放大器）后分别接到步进电动机的三相线 上。上。 方 向精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制驱动电路：一种驱动电

10、路：一种(y zhn)(y zhn)脉冲放大电路，使脉冲具有一定的功率驱动能力。脉冲放大电路，使脉冲具有一定的功率驱动能力。要求：要求： 提高步进电动机的快速性；提高步进电动机的快速性； 提高步进电动机的平稳性。提高步进电动机的平稳性。 步进电机使用脉冲电源工作步进电机使用脉冲电源工作(gngzu)(gngzu)，环型脉冲分配器输出的电流，环型脉冲分配器输出的电流很小，必需经过功率放大。其驱动电路方式有多种很小，必需经过功率放大。其驱动电路方式有多种, ,过去常采用单电压、过去常采用单电压、高低压驱动电源（电压型），现在则多采用恒流斩波和调频调压（电流高低压驱动电源（电压型），现在则多采用恒流

11、斩波和调频调压（电流型）等形式的驱动电源。型）等形式的驱动电源。（二）功率放大器（二）功率放大器( (驱动电路）驱动电路）精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制www1 1 单电压单电压(diny)(diny)限流型驱动电路（单电压限流型驱动电路（单电压(diny)(diny)功率放大功率放大电路）电路）二极管二极管VDVD，续流泄，续流泄(li xi)(li xi)放，保放，保护功放管护功放管限流电阻限流电阻R R，避免电机烧坏避免电机烧坏, ,一般一般5-205-20功率放大器功率放大器3DK4,3DD153DK4,3DD15特点：电路结构简单，但串联特

12、点：电路结构简单，但串联R2R2消耗能量降低放大消耗能量降低放大功率；电感较大使电路对脉冲反应较慢功率；电感较大使电路对脉冲反应较慢, ,输出波形输出波形差。主要用于转速要求不高的小型步进电机控制。差。主要用于转速要求不高的小型步进电机控制。 绕组绕组W W精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制2 2 高低压功率高低压功率(gngl)(gngl)放大放大器器采用(ciyng)脉冲变压器TI组成的高低压控制电路原理图 有脉冲输入时T1、T2、T3、T4饱和导通 脉冲变压器TI二次侧感生一个电压T3导通80v的高压T3W，使电流迅速上升当T2进入稳定状态后，TI

13、二次侧的感应电压为零T3截止l2v低压D1W输入脉冲结束后， T1、T2、T3、T4又都截止，储存在W中的能量18欧电阻和D2放电（18欧电阻的作用是减小放电回路的时间常数，改善电流波形的后沿。）该电路由于采用高压驱动，电流增长加快，脉冲电流的前沿变陡，电机的转矩和运行频率部得到了提高。精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制 当输入端为低电平时，低压部分当输入端为低电平时，低压部分(b fen)(b fen)的的VM0SVM0S管管V2(IRF250)V2(IRF250)栅极为低电栅极为低电平，平，V2V2截止。同时单稳态电路截止。同时单稳态电路N1N1不触

14、发，不触发，Q Q端端6 6脚输出高电平，开关管脚输出高电平，开关管T1(3DAl50)T1(3DAl50)饱和导通，高压管饱和导通，高压管Vl(IRF250)Vl(IRF250)栅极为低电平，栅极为低电平，V1V1截止，绕组中也无电流通过。截止，绕组中也无电流通过。 低电平高高电电平平低电平V2截止(jizh)N1N1不触发不触发T1T1导通导通V1截止绕组中也绕组中也无电流通无电流通过过精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制当输入端输入一进给脉冲当输入端输入一进给脉冲(michng)(michng)时，时，v2v2的栅极为高电平，则低压管的栅极为高电平，

15、则低压管V2V2导通。同时脉冲导通。同时脉冲(michng)(michng)的上升沿使单稳态电路的上升沿使单稳态电路45284528触发，触发，Q Q端端6 6脚输出低电平，这时开关管脚输出低电平，这时开关管T1(3DAl50)T1(3DAl50)截止，截止，高压管高压管Vl(IRF250)Vl(IRF250)导通，这时由于导通，这时由于A A点电位比点电位比12v12v高，故二极管高，故二极管D5D5截止，电流通过高压管截止，电流通过高压管V1V1（IRF250)IRF250)流经绕组及低压管流经绕组及低压管v2(zRF250)v2(zRF250)进入电源负极。进入电源负极。高电平高电平低低

16、电电平平高电平高电平V2V2导通导通45284528触触发发(chf)(chf)T1T1截止截止VlVl导通导通D D5 5D5D5截止截止精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制单稳态电路单稳态电路45284528定时结束，定时结束，6 6脚输出高电平，使高压管脚输出高电平，使高压管v1(IRF250)v1(IRF250)截止。这时截止。这时A A点电点电位低于位低于12v12v，12v12v电流开始向绕组输送低电压电流，以维持绕组稳定在额定电流上。电流开始向绕组输送低电压电流，以维持绕组稳定在额定电流上。高压导通的时间由单稳态电路决定，通过调节高压导通的时

17、间由单稳态电路决定，通过调节R R、C C参数使高压开通的时间恰好使绕参数使高压开通的时间恰好使绕组的电流上升到额定值左右再关闭。时间的调节要非常组的电流上升到额定值左右再关闭。时间的调节要非常(fichng)(fichng)小心，时间稍长小心，时间稍长即可能烧毁晶体管。即可能烧毁晶体管。高电平高电平高高电电平平高电平高电平V2V2导通导通45284528定定时时(dn (dn sh)sh)结结束束T1T1导通导通VlVl截止截止D D5 5D5D5导通导通精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制 这种电路特点是高压充电，低压维持。当环形分配器输出高电平时，两

18、只功这种电路特点是高压充电，低压维持。当环形分配器输出高电平时，两只功率放大管率放大管T1T1，T2T2同时导通，电机绕组以同时导通，电机绕组以80V80V高压供电，绕组电流快速上升，前高压供电，绕组电流快速上升，前沿很陡。沿很陡。 当接近当接近(jijn)(jijn)额定电流时，单稳延时时间到，额定电流时，单稳延时时间到，T1T1管截止，改由低压管截止，改由低压12V12V供供电，维持绕组额定电流。若高低压之比为电，维持绕组额定电流。若高低压之比为U1/U2U1/U2，则电流上升也提高，则电流上升也提高U1/U2U1/U2倍，上倍，上升时间明显减小。升时间明显减小。 当低压断开时，电感中储能

19、通过构成的放电回路放电，因此也加快了放电过当低压断开时，电感中储能通过构成的放电回路放电，因此也加快了放电过程。这种供电线路由于加快了绕组电流的上升和下降过程，有利于提高步进电机程。这种供电线路由于加快了绕组电流的上升和下降过程，有利于提高步进电机的启动频率和最高连续工作频率。的启动频率和最高连续工作频率。 由于额定电流是由低压维持的，只需较小的限流电阻，功耗小。该电路能在由于额定电流是由低压维持的，只需较小的限流电阻，功耗小。该电路能在较宽的频率范围内有较大的平均电流，能产生较大且较稳定的电磁转矩，缺点是较宽的频率范围内有较大的平均电流，能产生较大且较稳定的电磁转矩，缺点是高低压电路波形连接

20、处有凹形高低压电路波形连接处有凹形 精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制3.恒流源功率放大电路恒流源功率放大电路(dinl)当当A处输入为低电平时，处输入为低电平时，T1(3DK2)截止，这截止，这时由时由T2(3DK4)及及T3(3DDl5)组成的达林顿管组成的达林顿管导通，电流由电源正端流经电机绕组及达林导通，电流由电源正端流经电机绕组及达林顿复合管经由顿复合管经由PNP型大功率管型大功率管T4(2955)组成组成的恒流源流向电源负端。的恒流源流向电源负端。而电流的大小取决于恒流源的恒流值，当发而电流的大小取决于恒流源的恒流值，当发射极电阻减小时，恒流

21、值增大；当电阻增大射极电阻减小时，恒流值增大；当电阻增大时，恒流值减小。由于恒流源的动态电阻很时，恒流值减小。由于恒流源的动态电阻很大，故绕组可在较低的电压下取得较高的电大，故绕组可在较低的电压下取得较高的电流上升率。流上升率。 恒流源功率放大电路的特点是在较低的电恒流源功率放大电路的特点是在较低的电压上，有一定的上升率因而可用在较高频压上，有一定的上升率因而可用在较高频率的驱动上。由于电源电压较低，功耗将减率的驱动上。由于电源电压较低，功耗将减小，效率有所提高。由于恒流源管工作在放小，效率有所提高。由于恒流源管工作在放大区，管压降较大大区，管压降较大(jio d)，功耗很大，故，功耗很大，故

22、必须注意对恒流源管采用较大必须注意对恒流源管采用较大(jio d)的散的散热片散热。热片散热。低电平低电平T2导通导通T1截止截止T3导通导通由于此时电路由于此时电路为反相驱动，为反相驱动，故脉冲在进入故脉冲在进入恒流源驱动电恒流源驱动电源前应反相后源前应反相后再送入输入端。再送入输入端。精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制4. 斩波恒流功率放大电路斩波恒流功率放大电路(dinl) 图中图中VFlVFl、VF2VF2为开关管。电机绕组为开关管。电机绕组W W串接在串接在VF1VF1、VF2VF2之间，之间，T T为为VF1VF1的驱动的驱动管。管。CPCP

23、为比较器。它与周围的电阻组为比较器。它与周围的电阻组成滞回比较器，其同相端接参考电压成滞回比较器，其同相端接参考电压(diny)UR(diny)UR(可由电位器可由电位器RPRP调到所需要调到所需要的数值的数值) )，反相端接在，反相端接在0.30.3欧的检测电欧的检测电阻阻R1R1上。比较器的输出经上。比较器的输出经Y Y、T T进而控进而控制高压开关管制高压开关管VF1VF1的通断，的通断，D1D1、D2D2为两为两极反相驱动器，与非门极反相驱动器，与非门Y Y为高压管的控为高压管的控制门。制门。输入为低电平时，输入为低电平时，VF2VF2因栅极电位为零因栅极电位为零而截止。此时，而截止。

24、此时，Y Y输出为输出为1 1，T T饱和导通，饱和导通，VF1VF1的栅极也是零电位，故的栅极也是零电位，故VFlVFl也截止，也截止，绕组绕组W W中无电流通过，电机不转。中无电流通过，电机不转。低电平低电平VF2VF2截止截止T T导通导通Y Y输出输出为为1 1VFlVFl截止截止W W无电流通过无电流通过精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制输入为高电平时，输入为高电平时，VF2VF2饱和导通。流过饱和导通。流过VF2VF2的电流按指数规律上升，当在检测电阻的电流按指数规律上升，当在检测电阻RlRl上的降压上的降压U1U1还小于还小于URUR时，比

25、较器输出高电时，比较器输出高电平，它与输入脉冲的高电平一起加到平，它与输入脉冲的高电平一起加到Y Y的两的两个输入端，使个输入端，使Y Y输出为零，输出为零，T T截止，高电压截止，高电压(diny)UDD(diny)UDD经经R2R2、D1D1加到高压管加到高压管VF1VF1的栅的栅极上，使极上，使VF1VF1饱和导通，高压饱和导通，高压UDDUDD经经VFlVFl加到加到绕组绕组W W上，使电流急速上升。上，使电流急速上升。高电平高电平VF2VF2导通导通U1U1 URUR高电平高电平Y Y输出输出(shch)(shch)为零为零T T截止截止VF1VF1导通导通精品资料 4 伺服系统伺服

26、系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制当电流上升当电流上升(shngshng)(shngshng)到预到预先调好的额定值后，先调好的额定值后，R1R1上的压上的压降降U1U1URUR，比较器输出低电平，比较器输出低电平，将与非门将与非门Y Y关上，关上，Y Y输出的高电输出的高电平使平使T T饱和导通，饱和导通，VFlVFl截止。此截止。此时，储存在时，储存在W W中的能量经中的能量经VF2VF2、D4D4泄放，电流下降，当电流下泄放，电流下降，当电流下降到某一数值时，比较器又输降到某一数值时，比较器又输出高电平，经出高电平，经Y Y、T T使使VFlVFl再次再次导通，高压又加到导

27、通，高压又加到W W上，电流上，电流又上升又上升(shngshng)(shngshng)，升到额，升到额定值后，比较器再次翻转，输定值后，比较器再次翻转，输出低电平，又使出低电平，又使VF1VF1关断。这关断。这样，在输入脉冲持续期间，样，在输入脉冲持续期间，VFlVFl不断的开、关。开启时，不断的开、关。开启时，UDDUDD加到加到w w上，使上，使IwIw上升上升(shngshng)(shngshng)；关断时，；关断时，W W经经VF2VF2、D4D4泄放能量，使泄放能量，使IWIW下降；下降；当输入脉冲结束后，当输入脉冲结束后，VF1VF1、VF2VF2均截止，储存在均截止，储存在W

28、W中的能量经中的能量经D3D3回馈给电源。回馈给电源。 高电平高电平VF2VF2导通导通U1U1URUR低电平低电平Y Y输出输出(shch)(shch)高电平高电平T T导通导通VFlVFl截止截止回馈给回馈给电源电源IwIw泄放泄放精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制绕组上的电压绕组上的电压(diny)(diny)和电流的波形如图和电流的波形如图332525所示。可见，在输入脉冲持续期间，所示。可见，在输入脉冲持续期间，VFlVFl多多次导通给次导通给W W补充电流，使电流平均值稳定在所补充电流，使电流平均值稳定在所要求的数值上。要求的数值上。该电路由

29、于去掉了限流电阻，效率显著提高，该电路由于去掉了限流电阻，效率显著提高，并利用高压给并利用高压给W W储能，波的前沿得到了改善，储能，波的前沿得到了改善，从而可使步进电机的输出加大，运行频率得从而可使步进电机的输出加大，运行频率得以提高。以提高。 精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制5. 调频(dio pn)调压功放电路步进电机绕组(roz)电流的上冲值是随工作频率的升高而降低的，使输出转矩随电机转速的提高而下降。要保证步进电机高额运行时的输出转矩，就需要提高供电电压。调频调压电源的基本原理是当步进电机在低频运行时，供电电压降低，当运行在高频段时，供电电压

30、也升高。即供电电压随着步进电机转速的增加而升高。这样，既解决了低频振荡问题，也保证了高频运行时的输出转矩。 精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制UCP是步进控制脉冲是步进控制脉冲(michng)信号，信号，UCT是开关凋压信号。是开关凋压信号。UCP和和UCT都由都由CPU输出。输出。当当UCT输出一个负脉冲信号，输出一个负脉冲信号，晶体管晶体管Vl和和V2导通，电源电压导通，电源电压U1作用在电感作用在电感Ls和电机绕组和电机绕组w上，上，Ls感应出负电动势，电流感应出负电动势，电流逐渐增大并对电容逐渐增大并对电容c充电，充充电，充电时间由负脉冲宽度电时

31、间由负脉冲宽度(kund)ton决定。决定。低电平低电平VlVl和和V2V2导通导通精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制UCP是步进控制是步进控制(kngzh)脉冲信号，脉冲信号，UCT是开关凋压信号。是开关凋压信号。UCP和和UCT都由都由CPU输出。输出。在在UCT负脉冲过后，负脉冲过后，v1和和v2截截止，止，Ls又产生感应电动势，其又产生感应电动势，其方向是方向是U2处为正。此时，若处为正。此时，若V3导通，该感应电动势便经电机导通，该感应电动势便经电机绕组绕组WRsV3VD1Ls回回路泄放，同时电容路泄放，同时电容c也向绕组也向绕组w放电。由此可

32、见，向电机供电放电。由此可见，向电机供电的电压的电压U2取决于取决于V1和和V2的开的开通时间即取决于负脉冲通时间即取决于负脉冲UCT 的宽度的宽度(kund)。负脉冲宽度。负脉冲宽度(kund)越大，越大，U2越高。因此，越高。因此，根据根据UCT的频率，调整的频率，调整UCT的的负脉冲宽度负脉冲宽度(kund)，便可实，便可实现调频调压。现调频调压。高电平高电平VlVl和和V2V2截止截止精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制（三）细分驱动（三）细分驱动(q dn)将一个步距角细分成若干步的驱动将一个步距角细分成若干步的驱动(q dn)(q dn)方法称

33、为细分驱动方法称为细分驱动(q dn)(q dn)。采用细分驱动电路的目的：采用细分驱动电路的目的：整步运转或半步运转基础上，不改变步进电机结构，提整步运转或半步运转基础上，不改变步进电机结构，提高步进电机的运转、控制精度高步进电机的运转、控制精度 。细分驱动电路的基本工作原理细分驱动电路的基本工作原理 ：对每一控制脉冲，细分使其电流逐步增加达到对每一控制脉冲，细分使其电流逐步增加达到脉冲的最大电流（脉冲的最大电流（Imax），又逐步减少达到脉冲的最小电流（），又逐步减少达到脉冲的最小电流（0），从而可实现高），从而可实现高精度运转、控制、分辨，以及提高步进精度。精度运转、控制、分辨，以及提高

34、步进精度。wt精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制 工作原理：由基极开关电压工作原理：由基极开关电压U1U5控制多路功率开关管控制多路功率开关管VTd1VTd5的通断，的通断，从而控制功放管从而控制功放管VT的导通电流大小，即步进电机线圈绕组电流的大小，实现的导通电流大小，即步进电机线圈绕组电流的大小，实现(shxin)对步进电机步进量的细分。对步进电机步进量的细分。 特点：功率开关管工作在开关状态，功耗很低，但器件多、体积大。特点：功率开关管工作在开关状态，功耗很低，但器件多、体积大。 iwwwittU多路功率开关细分电路多路功率开关细分电路1、多路功率

35、开关、多路功率开关(kigun)器件器件 精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制功率晶体管工作功率晶体管工作(gngzu)(gngzu)在放大状态，功耗大，电源利用率低，但所用器件少在放大状态，功耗大，电源利用率低，但所用器件少 wiw2.2.叠加放大叠加放大(fngd)(fngd)细分驱动电路细分驱动电路 精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制目前实现阶梯波供电的方法有如图目前实现阶梯波供电的方法有如图323所示的两种。图所示的两种。图(a)为先放大后叠加。为先放大后叠加。即是将通过细分环形分配器所形成的各个等幅等宽的脉

36、冲，分别进行放大，即是将通过细分环形分配器所形成的各个等幅等宽的脉冲，分别进行放大，然后在电机绕组中叠加起来形成阶梯波。然后在电机绕组中叠加起来形成阶梯波。图图(b)为先叠加后放大。这种方法用运算放大器来叠加，或采用公共负载的为先叠加后放大。这种方法用运算放大器来叠加，或采用公共负载的方法，把方波合成阶梯波，然后对阶梯波进行放大再去驱动步进电机，其方法，把方波合成阶梯波，然后对阶梯波进行放大再去驱动步进电机，其中的放大环节中的放大环节(hunji)可采用线性放大或斩波放大等方式。可采用线性放大或斩波放大等方式。 细分环形 分配器放大放大放大放大放大细分环形 分配器加法器w加法器wUttiw精品

37、资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制（四）步进电机（四）步进电机(dinj)(dinj)的微机的微机控制控制 步进电机的工作过程一般由控制器控制，控制器按照设计者的要求步进电机的工作过程一般由控制器控制，控制器按照设计者的要求(yoqi)完成一定的控制过程，使功率放大电路按照要求完成一定的控制过程，使功率放大电路按照要求(yoqi)的规律驱动步进电的规律驱动步进电机运行。简单的控制过程可以用各种逻辑电路来实现，但其缺点是线路复机运行。简单的控制过程可以用各种逻辑电路来实现，但其缺点是线路复杂，控制方案改变困难，自从微处理器间世以来，给步进电机控制器设计杂，控制

38、方案改变困难，自从微处理器间世以来，给步进电机控制器设计开辟了新的途径。主要分为：串行控制和并行控制两种方法。开辟了新的途径。主要分为：串行控制和并行控制两种方法。 n串行控制。串行控制。具有串行控制功能的单片机系统与步进电机驱动电源之间具有较具有串行控制功能的单片机系统与步进电机驱动电源之间具有较少的连线。将信号送入步进电机驱动电源的环形分配器，所以在这种系统个，少的连线。将信号送入步进电机驱动电源的环形分配器，所以在这种系统个，驱动电源中必须含有环形分配器。驱动电源中必须含有环形分配器。 n并行控制。并行控制。用微型计算机系统的数个端口直接去控制步进电机各相用微型计算机系统的数个端口直接去控制步进电机各相驱动电路的方法称为并行控制。驱动电路的方法称为并行控制。 精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制脉冲方向控制方式信号环形分配器功率放大电路步进电机驱动电路器步进电机各相绕组相相相相相 串行控制方式串行控制方式(fngsh) 并行控制方式并行控制方式(fngsh)精品资料 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制在点在点-位控制过程中，运行速度部需要有一个位控制过程中，运行速度部需要有一个“加速加速-恒速恒速-减速减速(jin s)-(低恒速低恒速)-停止