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两相夹杂式步进电机H桥驱动电途计划道理

作者:澳门网上平台 来源:澳门网上开户 时间:2019-11-27 点击:

  H桥功率驱动电途可操纵于步进电机、换取电机及直流电机等的驱动。H桥驱动电途计划道理永磁步进电机或搀和式步进电机的励磁绕组都必需用双极性电源供电,也便是说绕组有时需正向电流,有时需反向电流,如此绕组电源需用H桥驱动。本文以两相搀和式步进电机驱动器为例来计划H桥驱动电途。

  4个开闭K1和K4,K2和K3永诀受掌握信号a,b的掌握,当掌握信号使开闭K1,K4合上,K2,K3断开时,电流正在线(a),当掌握信号使开闭K2,K3合上,K1,K4断开时,电流正在线为续流二极管,它们所起的用意是:以图1(a)为例,当K1,K4开闭受掌握由闭合转向断开时,因为此时线圈绕组AB上的电流不行突变,仍需按原电流对象滚动(即A→B),此时由VD3,VD2来供给回途。是以,电流正在K1,K4闭断的刹时由地→VD3→线→电源+Vs酿成续流回途。同理,正在图1(b)中,当开闭K2,K3闭断的刹时,由二极管VD4,VD1供给线圈绕组的续流,电流回途为地→VD4→线→电源+Vs。步进电机驱动器中,竣工上述开闭性能的

  由步进电机H桥驱动电途道理可知,电流正在绕组中滚动是两个齐全相反的对象。鞭策级的信号逻辑应使对角线晶体管不行同时导通,免得变成凹凸压管的直通。

  此外,步进电机的绕组是感性负载,正在通电时,跟着电机运转频率的升高,而过渡的韶华常稳固,使得绕组电流还没来得及到达稳态值又被堵截,均匀电流变小,输着力矩降低,当驱动频率高到肯定的功夫将发作堵转或失步外象。是以,步进电机的驱动除了电机的计划尽量地裁汰绕组电感量外,还要对驱动电源采纳门径,也便是降低导通相电流的前后沿陡度以降低电机运转的机能。

  步进电机的缺陷是高频着力亏欠,低频振荡,步进电机的机能除电机本身固有的机能外,驱动器的驱动电源也直接影响电机的特色。要念革新步进电机的频率特色,就必需降低电源电压。

  从步进电机的运转特色领悟中明白,机能较高的驱动器都央浼供给的电流前后沿要陡,以便革新电机的高频反应。本驱动器中因为功率MOSFET管栅极电容的存正在,对该管的驱动电流本质呈现为对栅极电容的充、放电。极间电容越大,正在开闭驱动中所需的驱动电流也越大,为使开闭波形具有足够的上升和降低陡度,驱动电流要具有较大的数值。假如直接用集电极开途的器件如SN7407驱动功率MOSFET管,则电途正在MOSFET管带感性负载时,上升韶华过长,会变成动态损耗增大。为改革功率MOSFET管的疾捷开通韶华,同时也裁汰正在前级门电途上的功耗,采用图2虚线框内的左下臂驱动电途。

  集电极开途器件U14是将TTL电平转换成CMOS电平的缓冲/驱动器,当U14输出低电平常,功率MOSFET管VT2的栅极电容通过1N4148被短途至地,这时U14汲取电流的才力受U14内部导通管所应允通过的电流局部。而当U14输出为高电平常,VT2管的栅极通过晶体管V3获取电压和电流,充电才力降低,因此开通速率加疾。

  图2虚线是栅源间的过压袒护齐纳二极管,其稳压值为15 V。因为,功率MOSFET管栅源间的阻抗很高,故办事于开闭状况下的漏源间电压的突变会通过极间电容耦合到栅极而发作相当幅度的VCS脉冲电压。这一电压会惹起栅源击穿变成管子的长期损坏,假如是正对象的VCS脉冲电压,固然达不到损坏器件的水准,但会导致器件的误导通。为此,要符合下降栅极驱动电途的阻抗,正在栅源之间并接阻尼电阻或接一个稳压值小于20 V而又亲密20V的齐纳二极管1N4744,防守栅源开途办事。

  功率MOSFET管有内接的疾复兴二极管。当不接VD11,VD12,VD13,VD14时,假定此时电机AB相绕组由VT1管(和VT4管)驱动,即VT2管(和VB)截止,VT1管(和VT4管)导通,电流经VT1管流过绕组。当下一个掌握信号使VT1管闭断时,负载绕组的续流电流经VT2的内接疾复兴二极管从地获取。此时,VT2管的漏源电压即是该疾复兴二极管的通态压降,为一很小的负值。当VT1再次导通时,该疾复兴二极管闭断,VT2的漏源电压火速上升,直至亲密于正电源的电压+VS,这意味着VT2漏源间要秉承很高且边沿很陡的上升电压,该上升电压反向加正在VT2管内的疾复兴二极管两头,会使疾复兴二极管涌现复兴效应,即有一个很大的电流流过加有反向电压的疾复兴二极管。为了压制VT2管内的疾复兴二极管涌现这种反向复兴效应,正在图2电途中接人了VD11,VD12,VD13,VD14。个中,反并联疾复兴二极管VD11,VD14的用意是为电机AB相绕组供给续贯通途,VD12,VD13是为了使功率MOSFET管VT1,VT2内部的疾复兴二极管不流过反向电流,以保障VT1,VT2正在动态办事时能起寻常的开闭用意。VD19,VD20,VD21,VD22的用意亦是同样的事理。

  对图2电途的领悟可知,信号a=1,b=1的处境是不应允存正在的,不然将因同时导通从而使电源直接连到地变成功率管的损坏;此外,遵照步进电机运转脉冲分派的央浼,VT1,VT2,VT3,VT4通常处于瓜代办事状况,因为晶体管的闭断流程中有一段存储韶华和电流降低韶华,总称闭断韶华,正在这段韶华内,晶体管并没齐全闭断。

  若正在此光阴,另一个晶体管导通,则变成上、下两管直通而使电源短途,烧坏晶体管或其他元器件。为了避免这种处境,可采纳另加逻辑延时电途,以使H桥电途上、两相夹杂式步进电机下两管瓜代导通时可发作一个“死区韶华”,先闭后开,防守上、下两管直通外象。

  本驱动器电源驱动片面线途轻易,通过对电流前后沿的合理计划,下降了开闭损耗,革新了电机的高频特色,并具有众种袒护性能,本质利用中恶果优异。返回搜狐,查看更众

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