CN201563096U - 四相六线制高速步进电机驱动控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种四相六线制高速步进电机驱动控制装置，其两个恒流源功率开关栅极分别连接控制器两路恒流源信号输出端、其漏极连接电源正端、其源极分别连接两个电感的一端，两个电感另一端分别连接绕组中线N1和N2端；两个续流二极管阴极接电源正端、阳极分别连接绕组中线N1和N2端；另两个续流二极管阴极分别连接两个恒流源功率开关源极、阳极连接电源负端；四个功率开关栅极分别连接控制器的四路绕组电流信号输出端、其漏极分别连接各绕组端、其源极连接电源负端；两个电容分别连接绕组的中线N1和N2端以及电源负端；本控制装置可驱动步进电机高速、稳定、可靠运行，克服步进电机在高速运行下“失步”缺陷，保证机械结构正常动作。

Description

四相六线制高速步进电机驱动控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种四相六线制高速步进电机驱动控制装置。

背景技术

在服装、鞋帽加工，纺织机械中广泛使用步进电机来完成工作台面的移动位置控制。随着数控技术的飞速发展，各种工业缝制设备、纺织机械等也向数控方向发展，为了获得高的工作效率，对步进电机的运行速度提出了较高的要求，而且要求在实现高速运行的前题下，还必须获得稳定、可靠的运行性能。

现有用于缝制设备的步进电机驱动控制装置由控制器和主电路组成，步进电机四个绕组采用四相六线制接线方式，如图1所示，其中两个绕组一端连接为绕组中线N1，两个绕组的另一端分别为φ1和φ2，另两个绕组一端连接为绕组中线N2，另两个绕组的另一端分别为φ3和φ4；在这种主电路结构下，步进电机控制器给步进电机的四个绕组发控制指令，使步进电机的绕组电流为正交正弦波，使步进电机获得平稳的输出力矩，但是很难实现步进电机的稳定、高速运行，在四相六线制主电路结构下，高速运行时步进电机的输出力矩会迅速下降，不足以驱动机械结构稳定运行，出现步进电机在高速运行下“失步”问题，就是说在步进电机运行速度较高时，步进电机实际走的步距角与给定的步距角不一致。在这种情况下，被控制的相应机械结构就会出现各种各样的问题而不能正常工作。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种四相六线制高速步进电机驱动控制装置，本控制装置可驱动步进电机高速、稳定、可靠运行，克服步进电机在高速运行下“失步”的缺陷，保证了机械结构的正常动作。

为解决上述技术问题，本实用新型四相六线制高速步进电机驱动控制装置包括微处理控制器和直流电源，所述微处理控制器包括两路恒流源电流控制信号输出端和四路步进电机绕组电流分配控制信号输出端，本装置还包括第一恒流源功率开关、第二恒流源功率开关、第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关、第四功率开关、第一续流二极管、第二续流二极管、第三续流二极管、第四续流二极管、第一电感、第二电感、第一电容和第二电容；所述第一恒流源功率开关和第二恒流源功率开关的栅极分别连接所述微处理控制器的两路恒流源电流控制信号输出端、其漏极分别连接所述直流电源正端、其源极分别连接所述第一电感和第二电感的一端，所述第一电感和第二电感的另一端分别连接步进电机绕组的中线N1端和N2端，所述第一续流二极管和第二续流二极管的阳极分别连接步进电机绕组的中线N1端和N2端、其阴极分别连接所述直流电源正端，所述第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关的栅极分别连接所述微处理控制器的四路步进电机绕组电流分配控制信号输出端、其漏极分别连接步进电机绕组的φ1端、φ2端、φ3端和φ4端、其源极分别连接所述直流电源负端，所述第三续流二极管和第四续流二极管的阳极分别连接所述直流电源负端、其阴极分别连接所述第一恒流源功率开关和第二恒流源功率开关的源极，所述第一电容两端分别连接所述直流电源负端和步进电机绕组的中线N1端，所述第二电容两端分别连接所述直流电源负端和步进电机绕组的中线N2端。

上述微处理控制器可采用数字信号处理器(DSP)或微处理器(MCU)，上述第一恒流源功率开关、第二恒流源功率开关、第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关可采用绝缘栅双极晶体管或金属氧化物半导体场效应功率管。

由于本实用新型四相六线制高速步进电机驱动控制装置采用了上述技术方案，即两个恒流源功率开关的栅极分别连接微处理控制器的两路恒流源电流控制信号输出端、其漏极分别连接直流电源正端、其源极分别连接两个电感的一端；两个电感另一端分别连接步进电机绕组的中线N1和N2端；两个续流二极管的阴极接直流电源正端、阳极分别连接步进电机绕组的中线N1和N2端；另两个续流二极管的阴极分别连接两个恒流源功率开关的源极、阳极连接直流电源负端；四个功率开关的栅极分别连接微处理控制器的四路步进电机绕组电流分配控制信号输出端、其漏极分别连接步进电机的各绕组端、其源极连接直流电源负端；两个电容分别连接步进电机绕组的中线N1和N2端以及直流电源负端；本控制装置可驱动步进电机高速、稳定、可靠运行，克服步进电机在高速运行下“失步”的缺陷，保证了机械结构的正常动作。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为步进电机四相六线制接线方式示意图，

图2为本驱动控制装置的电路图。

具体实施方式

如图2所示，本实用新型四相六线制高速步进电机驱动控制装置包括微处理控制器KZQ和直流电源，所述微处理控制器KZQ包括两路恒流源电流控制信号输出端g1及g2和四路步进电机绕组电流分配控制信号输出端g3、g4、g5及g6，本装置还包括第一恒流源功率开关VT1、第二恒流源功率开关VT2、第一功率开关VT3、第二功率开关VT4、第三功率开关VT5、第四功率开关VT6、第一续流二极管VD1、第二续流二极管VD2、第三续流二极管VD3、第四续流二极管VD4、第一电感L1、第二电感L2、第一电容C1和第二电容C2；所述第一恒流源功率开关VT1和第二恒流源功率开关VT2的栅极分别连接所述微处理控制器KZQ的两路恒流源电流控制信号输出端g1及g2、其漏极分别连接所述直流电源正端U+、其源极分别连接所述第一电感L1和第二电感L2的一端，所述第一电感L1和第二电感L2的另一端分别连接步进电机绕组的中线N1端和N2端，所述第一续流二极管VD1和第二续流二极管VD2的阳极分别连接步进电机绕组的中线N1端和N2端、其阴极分别连接所述直流电源正端U+，所述第一功率开关VT3、第二功率开关VT4、第三功率开关VT5和第四功率开关VT6的栅极分别连接所述微处理控制器KZQ的四路步进电机绕组电流分配控制信号输出端g3、g4、g5及g6、其漏极分别连接步进电机绕组的φ1端、φ2端、φ3端和φ4端、其源极分别连接所述直流电源负端U-，所述第三续流二极管VD3和第四续流二极管VD4的阳极分别连接所述直流电源负端U-、其阴极分别连接所述第一恒流源功率开关VT1和第二恒流源功率开关VT2的源极，所述第一电容C1两端分别连接所述直流电源负端U-和步进电机绕组的中线N1端，所述第二电容C2两端分别连接所述直流电源负端U-和步进电机绕组的中线N2端。

上述微处理控制器KZQ可采用数字信号处理器(DSP)或微处理器(MCU)，上述第一恒流源功率开关VT1、第二恒流源功率开关VT2、第一功率开关VT3、第二功率开关VT4、第三功率开关VT5和第四功率开关VT6可采用绝缘栅双极晶体管IGBT或金属氧化物半导体场效应功率管MOSFET。

本装置微处理控制器的两路恒流源电流控制信号、四路步进电机绕组电流分配控制信号控制步进电机的转速、旋转方向和加减速特性，为步进电机的四个绕组提供实现四相六线制工作需要的四相八拍的步进驱动电流；由两组电感、恒流源功率开关、续流二极管分别构成两个恒流源，第一和第三续流二极管是第一电感的续流二极管，第二和第四续流二极管是第二电感的续流二极管，两个电容分别是第一至第四功率开关的阻尼电容，防止在功率开关上产生过电压。在微处理控制器的控制下，通过对各恒流源功率开关的控制，使其按照脉冲宽度调制模式(PWM)工作，实现流过各电感的电流等于预先给定的值；流过各电感的电流，经过步进电机绕组的中线N1端和N2端，在各功率开关的控制下流过步进电机的各绕组。经步进电机的中线N1端和N2端流过步进电机各绕组的电流服从各功率开关的控制；而各功率开关通过微处理控制器的四路步进电机绕组电流分配控制信号输出端驱动，使经各电感的电流流过四相六线制的步进电机各绕组，获得高速运行所需的步进电机绕组电流。实现步进电机的稳定、高速运行，同时保证了步进电机的输出力矩，以使所驱动的机械结构正常、可靠动作，避免了“失步”现象的发生。

Claims (2)

1.一种四相六线制高速步进电机驱动控制装置，包括微处理控制器和直流电源，所述微处理控制器包括两路恒流源电流控制信号输出端和四路步进电机绕组电流分配控制信号输出端，其特征在于：还包括第一恒流源功率开关、第二恒流源功率开关、第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关、第四功率开关、第一续流二极管、第二续流二极管、第三续流二极管、第四续流二极管、第一电感、第二电感、第一电容和第二电容；所述第一恒流源功率开关和第二恒流源功率开关的栅极分别连接所述微处理控制器的两路恒流源电流控制信号输出端、其漏极分别连接所述直流电源正端、其源极分别连接所述第一电感和第二电感的一端，所述第一电感和第二电感的另一端分别连接步进电机绕组的中线N1端和N2端，所述第一续流二极管和第二续流二极管的阳极分别连接步进电机绕组的中线N1端和N2端、其阴极分别连接所述直流电源正端，所述第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关的栅极分别连接所述微处理控制器的四路步进电机绕组电流分配控制信号输出端、其漏极分别连接步进电机绕组的φ1端、φ2端、φ3端和φ4端、其源极分别连接所述直流电源负端，所述第三续流二极管和第四续流二极管的阳极分别连接所述直流电源负端、其阴极分别连接所述第一恒流源功率开关和第二恒流源功率开关的源极，所述第一电容两端分别连接所述直流电源负端和步进电机绕组的中线N1端，所述第二电容两端分别连接所述直流电源负端和步进电机绕组的中线N2端。

2.根据权利要求1所述的四相六线制高速步进电机驱动控制装置，其特征在于：所述微处理控制器是数字信号处理器或微处理器，所述第一恒流源功率开关、第二恒流源功率开关、第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关是绝缘栅双极晶体管或金属氧化物半导体场效应功率管。

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