步進電機各相繞組驅動電路

　　步進電機A、B、C三相繞組的驅動電路結構完全一樣，現以A相驅動電路為例介紹其工作原理．在圖4中，A和A'間接人步進電機的A相繞組，V1A是A相繞組取樣電阻上的電壓，該電壓的大小反映了A相繞組中電流的大小．R411和C401構成上電復位電路，當電路剛上電時，K1出現一個短暫的低電平，從而關閉鎖相開關管BG405，避免步進電機A、B、C三相同時通電情況的發生．T401為脈沖變壓器，采用Φ35 mm的鐵氧體磁罐制作．在這里之所以將高壓開關管BG404的驅動采用變壓器耦合是為了避免前級驅動電路出現故障時，造成高壓開關管長期導通，進而燒毀現象的發生．大功率開關管BG404和BG405采用摩托羅拉公司生產的MJ13333，其耐壓400 V，IcM為20 A，PcM為175 W．75BF003-130BF003型步進電機的繞組電流為3～10 A，故選用MJ13333完全可以滿足需求．MJ13333上裝有指叉形散熱器，機箱中安裝4個軸流風扇解決系統的散熱問題．步進電機各繞組運行電流的調整可通過改變相電流取樣電阻R417和R419的阻值來實現．鎖相電流的改變通過調整鎖相電源的電壓來實現．

　　在正常工作中，K為高電平，當PA為低電平時表明A相繞組需要加電．這時，由于A相繞組中的電流為0，VIA的電壓也為0，由電壓比較器LM393(U403B)組成的施密特觸發器輸出高電平．同時由于PA為低電平，故三輸入與非f-j U401A和U401C的輸出為低電平，進而使鎖相開關管BG405和高壓開關管BG404導通，近100 V的直流電壓加到A相繞組上． 當A相繞組中的電流超過6 A(以110BF003三相六拍反應式步進電機為例)，U403B輸出變為低電平，從而使高壓開關管BG404截止，這時A相繞組僅由鎖相電源提供電流，繞組中的電流開始下降，當A相電流下降使VIA的電壓小于U403B正輸入端(5腳)的電壓，高壓開關管BG404重新導通，100 V高壓重新將A相繞組的電流提高，如此反復形成了恒流斬波的工作方式．在這里，電阻R421的存在使U403B的狀態轉換產生一定的回差，避免了U403B的連續高速翻轉，改變R421的大小，可以改變斬波的頻率．
　　在鎖相狀態時，由于鎖相驅動信號L為低電平，K信號也為低電平，故而高壓開關管截止．若這時PA為低電平，則鎖相開關管BG405導通，A相繞組由AC4.5 V半波整流后的鎖相電源提供電流，此時繞組電流約為其工作電流的一半．這樣可以降低步進電機的功耗，進而減少電路和電機的發熱量．一旦出現繞組短路或高壓開關管擊穿的情況，VIA的電壓會迅速達到2.1 v(對應繞組電流約13 A)，這時過流檢測電路會立即使VP為低電平，馬上使鎖相開關管截止，避免電路故障的進一步擴大，保護驅動電路和步進電機．在實際調試中，筆者曾將步進電機的繞組用導線短路，結果保護電路立即動作；關閉電源，拆除短路線后，重新接通電源，電路恢復正常工作．