[实用新型]一种双极性斩波多细分步进电机驱动器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种双极性斩波多细分步进电机驱动器，属于数控机床、工业机器人等自动化控制中的执行器件。 

背景技术

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。 

目前步进电机在数控机床、医疗仪器等中小型自动化设备和仪器行业有着广泛的应用，这类步进电机的特点是：保持扭矩不高、频繁启动反应速度快、运转噪音低、运行平稳、控制性能好、整机成本低；但是目前国内现有的此类步进电机的驱动器价格昂贵、稳定性差、温升快、温度高、使用寿命短、报废率高，严重影响了步进电机在各类机床元器件中的广泛普及和应用。 

发明内容

本实用新型提供了一种双极性斩波多细分步进电机驱动器。 

本实用新型主要包括控制电路、输入电源稳定电路、功率驱动电路；其中控制电路由脉冲分配电路模块、电流控制电路模块、保护电路模块及输出电路模块构成；输入电源稳定电路由电源供电模块、输入信号处理模块构成；功率驱动电路由电流阻值模块及功率控制模块构成；其显著特征在于：在控制电路的脉冲分配电路模块中使用专用集成芯片环形脉冲分配器，其在接收外部输入的脉冲、方向及使能信号时能实现细分选择信号，电流幅值选择信号，从而输出电流基准信 号(REF)及固定频率的三角波信号(PWM)，以实现对步进电机的控制；通过输入电源稳定电路中电源供电模块对外部供电电压进行稳压、滤波，同时输出将其在本驱动器内部转化为稳定、可靠的本机芯片工作的电压；通过功率驱动电路中电流阻值模块及功率控制模块可以实现：当切断脉冲输入时，电机电流值会变为工作时电流值的一半，从而使电机自身的发热量减少、功率减小、噪声降低，实现电机自动半流运转。 

目前国内市场上，普遍多见的步进电机的控制电路构成主要有：由分散器件组成的环形脉冲分配器、软件环形脉冲分配器、专用集成芯片环形脉冲分配器等。本实用新型设计时选用第三种方案即直接采用专用集成芯片环形脉冲分配器，一方面减少元器件的种类，缩小体积；另一方面降低采购成本，提供可靠性；同时此类产品体积小、功耗低、稳定可靠、构造简单，成本低廉、便于推广。 

本实用新型的技术优势在于： 

一、对所有输入信号可以进行光电隔离，提高其抗干扰性，并兼顾用户可能使用差分信号及单端信号两种模式输入信号。 

二、简化并稳定芯片工作电源。目前一般的步进电机驱动器需要提供两组直流电源，一组为电机驱动电源，一般为14～40VDC；另一组为芯片工作电源，一般为5VDC，需要稳定工作，允许波动范围为4.5VDC至5.5VDC。本实用新型最显著的特征就是：为方便用户使用，在为用户直接提供步进电机驱动电源的同时将其在内部转化为稳定可靠的芯片工作电源，这样用户只需提供步进电机驱动电源即可实现机器的正 常运转，无需再提供芯片工作电源。 

三、步进电机在工作时，若切断脉冲输入，电机即处于刹车状态，这是步进电机的优点，但此时电机本身通过的电流最大，噪声也最大，电机发热，热量剧增，直接影响到电机的性能和使用寿命。本实用新型针对切断脉冲输入时通过电机的电流增大，电机发热，热量剧增，噪声也大的技术难题，提供一种切断脉冲输入时电机电流值会变为工作时的一半，随之电机的发热量会减小，噪声也会降低的自动半流运转解决方案。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明： 

图1是一个完整的步进电机控制系统图，含有步进电机、步进电机驱动器、供电电源以及外部控制器(脉冲源)。 

图2是输出端原理图 

图3是电源部分原理图 

图4是脉冲输入原理图 

其中各图中单元代号表示如下： 

图1 

U1：专用集成控制芯片 

U2：集成光耦芯片，型号6N137 

U3：集成光耦芯片，型号P521 

U4：集成光耦芯片，型号P521 

S1：拨段开关，用于设定细分数和设定输出电流值 

M1：脉冲分配电路 

M2：电流控制电路 

M3：保护电路 

M4：输出电路 

M5：外部直流供电电源 

M6：步进电机 

M7：步进驱动器 

M8：外部信号控制器 

其中外部信号控制器、直流电源及步进电机不属于本发明。 

具体实施方式