步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器以及原理圖

1、基于L297系列芯片的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器設(shè)計說明書一：概述步進(jìn)電動機(jī)是用脈沖信號進(jìn)行控制，將點脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移和線位移的微電機(jī)，廣泛地應(yīng)用于打印機(jī)等辦公知道設(shè)備以及各種控制裝置。步進(jìn)電機(jī)和一般的電機(jī)不同，之接電源步進(jìn)電機(jī)不能轉(zhuǎn)動，而每加一個點脈沖僅轉(zhuǎn)動一定的角度，另外，改變脈沖的頻率時，步進(jìn)電機(jī)的速率也跟著改變。步進(jìn)電機(jī)按電磁轉(zhuǎn)距產(chǎn)生機(jī)理的不同可以分為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，永磁式步進(jìn)電機(jī)和混合式步進(jìn)電機(jī)，而按繞組的相數(shù)又可以分為單相，兩相，三相。五相二：步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動方式由于篇幅有限和設(shè)計的實際情況，在這我只介紹和設(shè)計方式相關(guān)的二相步進(jìn)電機(jī)的勵磁方式和驅(qū)動方式。（一）驅(qū)動器結(jié)構(gòu)簡介步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動

2、器主要結(jié)構(gòu)可以由下圖表示各部分的主要作用為1：環(huán)行分配器：根據(jù)輸入信號的要求產(chǎn)生電機(jī)在不同狀態(tài)下的開關(guān)波形2：信號處理：對環(huán)行分配器產(chǎn)生的開關(guān)信號波形進(jìn)行PWM調(diào)制以及對相關(guān)的波形進(jìn)行濾波整形處理3：推動級：對開關(guān)信號的電壓，電流進(jìn)行放大提升4：主開關(guān)電路：用功率元器件直接控制電機(jī)的各相繞組5：保護(hù)電路：當(dāng)繞組電流過大時產(chǎn)生關(guān)斷信號對主回路進(jìn)行關(guān)斷，以保護(hù)電機(jī)驅(qū)動器和電機(jī)繞組6：傳感器：對電機(jī)的位置和角度進(jìn)行實時監(jiān)控，傳回信號的產(chǎn)生裝置。 （二）：勵磁方式本設(shè)計對二相雙極性電機(jī)進(jìn)行的，所以介紹二相電機(jī)的勵磁方式 1：一相勵磁：通電的繞組只有一相，依次切換相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)步距角為1。8度，對這種勵

3、磁方式，每個脈沖到來時的旋轉(zhuǎn)角的響應(yīng)有振動，若頻率過高，有時會產(chǎn)生失步現(xiàn)象2：兩相勵磁：兩相同時流通電流，也采用依次切換相電流的方法，二相勵磁的步距角為1.8度，二相歷次的總電流增大2倍，則最高啟動頻率增大，能獲得高的轉(zhuǎn)速，另外，過度性能也好。3：一，二相勵磁：這是一種交替進(jìn)行一相勵磁，二相勵磁的方法，啟動電流每兩個始終切換依次，因此步距角為0。9度，勵磁電流變大，過度性能也好，最大啟動頻率也高。（三）：驅(qū)動方式單極性和雙極性是步進(jìn)電機(jī)最常采用的兩種驅(qū)動架構(gòu)。單極性驅(qū)動電路使用四顆晶體管來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的兩組相位，電機(jī)結(jié)構(gòu)則如圖1所示包含兩組帶有中間抽頭的線圈，整個電機(jī)共有六條線與外界連接。這類

4、電機(jī)有時又稱為四相電機(jī)，但這種稱呼容易令人混淆又不正確，因為它其實只有兩個相位，精確的說法應(yīng)是雙相位六線式步進(jìn)電機(jī)。六線式步進(jìn)電機(jī)雖又稱為單極性步進(jìn)電機(jī)，實際上卻能同時使用單極性或雙極性驅(qū)動電路。單極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路 雙極性步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路則如圖2所示，它會使用八顆晶體管來驅(qū)動兩組相位。雙極性驅(qū)動電路可以同時驅(qū)動四線式或六線式步進(jìn)電機(jī)，雖然四線式電機(jī)只能使用雙極性驅(qū)動電路，它卻能大幅降低量產(chǎn)型應(yīng)用的成本。雙極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路的晶體管數(shù)目是單極性驅(qū)動電路的兩倍，其中四顆下端晶體管通常是由微控制器直接驅(qū)動，上端晶體管則需要成本較高的上端驅(qū)動電路。雙極性驅(qū)動電路的晶體管只需承受電機(jī)電壓，所以它

5、不像單極性驅(qū)動電路一樣需要箝位電路。雙極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動方式另外還有恒壓驅(qū)動方式，電壓切換驅(qū)動方式，恒流斬波驅(qū)動等，這里就不一一介紹。三：驅(qū)動器主電路設(shè)計設(shè)計思想：電動機(jī)驅(qū)動方式有很多種起驅(qū)動器的設(shè)計也多種多樣，為簡便起見和考慮電路的復(fù)雜性等因數(shù)，我選用步進(jìn)電機(jī)的專用驅(qū)動芯片L297H和L298，其具有的優(yōu)點有以下幾點：（1）：所需元件少，主要元器件都集成在一起（2）：可靠性高，集成電路的可靠性普遍高于一般電路（3）：方便用微機(jī)進(jìn)行控制，用于自動化控制其主電路原理圖可用下圖表示：其中的主要元器件構(gòu)成的主要電路解釋如下：（1）：L297芯片是一種步進(jìn)電機(jī)控制集成芯片，可以產(chǎn)生四相驅(qū)動信號，應(yīng)用于微

6、機(jī)控制兩相雙極和四相單極步進(jìn)電機(jī)，同時其中的晶片內(nèi)的PWM斬波線路以開關(guān)信號形式控制路的電流。此芯片的特性是只需要時鐘，方向和模式輸入信號。相位由內(nèi)部產(chǎn)生，因此可減輕微機(jī)的程序負(fù)擔(dān)，此芯片可與L298組成組合電路或者于與分立的三極管和達(dá)林頓管電路連接使用。其管腳圖及其作用如下：（2）：L298芯片是一種高壓，大電流雙橋驅(qū)動器內(nèi)部就是功率管的陣列，也可以用外接的功率管代替。其外部管腳圖見下。（3）：外圍電路，外圍電路主要是使芯片工作的電路，其接法基本固定，各元件值也都有一定的浮動范圍，可以查找一些資料有詳盡的介紹。四：信號通路的設(shè)計和仿真結(jié)果五：PCB電路圖及制版由于步進(jìn)電機(jī)通常都是做為控制電機(jī)

7、使用，都是很多一起起用，故其驅(qū)動器也可以采取集成的方式，如PCB圖，就是三個驅(qū)動器集成放置，這樣可以節(jié)約放置空間和設(shè)計空間，并且方便在一個壞的時候可以換另一個而不須另換版，只是改一下插孔就行了。 其單個的電路圖主體結(jié)構(gòu)為說明：由于器件庫中的L298管腳有些出路，故用功率管代替它的位置六：電磁分析 驅(qū)動器中的干擾源：（1）：與高電壓源相連的部件（2）：各穩(wěn)壓電容，功率管（3）：其他電流變化大的器件驅(qū)動器中的敏感器件： （1）：L297微電流芯片 （2）：其他弱電流電路電磁兼容狀況分析： 本驅(qū)動器的電磁兼容性比較好，主要表現(xiàn)在以下幾個方面“ （1）：微電流部分和強(qiáng)電流部分的分離，圖中微電流主要部件L297是集成部件，其抗干擾能力較強(qiáng)。強(qiáng)電部分在右邊。 （2）：對功率管的控制電流有拉升電流，可以快速提高電流的上升沿 （3）：可以方便布線，由圖可知，各環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)緊湊，銜接良好七：市場分析 本產(chǎn)品的元件在市場上都很普遍，價格也不是很高，總體的消耗費(fèi)用在3040元人民幣之間。這是我們的優(yōu)勢，可以有寬廣的元件來源。 本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)簡單，外圍電路少，可以很好得減少由于銜接問題引起的故障問題，但也正因為其結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，所以對設(shè)計產(chǎn)權(quán)的保護(hù)比較困難，別人呢可以很簡單