[其他]步进电动机高低压驱动电源

说明书

本实用新型属于电源。

目前晶体管步进电动机电源均采用高低压电源驱动的方式。图一即为国内外普遍采用的晶体管高低压驱动电源的原理图。现有电路存在的主要缺点是：上冲峰值电流不但受高压电源V_H导通时间的控制，同时也受到高电压V_H值波动的影响。当高电压低于额定值时，峰值驱动电流小于额定峰值电流，导至步进电动机转距不足。若高电压V_H值高于额定值，峰值电流将超过额定峰值电流。这样直接影响开关晶体管及其他元件的寿命和可靠性，如果高压电源采用稳压电源来稳定V_H值，因容量较大（20～40A，60～100V），成本很高无人采用。在图一中的电阻r是限流电阻，它大约能消耗50％以上的电能，因此大大地降低了系统效率。

本实用新型的目的在于，解决当高电压源在波动时，不至于使步进电机的转距不足，或使高电压源开关管损坏，另一目的在于去掉原来电路中的限流电阻r，提高了整个系统的效率。

步进电动机高低压驱动电源是在上述已有的电源基础上加以改进的。它包括与环形分配器相连接的放大器，这个放大器的输出端分别与一微分电路，及另一放大器的输入端相连接，此放大器的输出端与一晶体管相连，晶体管的输出端与步进电机线圈的一端相连。

电机线圈的另一端与一脉冲变压器的次极线圈的一端C相连接，此脉冲变压器的次极绕组分为三个端头A、B、C，其中间一端B通过一可变电阻与一个三极管的发射极相连接，另一端A与此三极管的基极相连接。三极管的集电极接在高电压源上。本电源中的脉冲变压器的初极线圈的一端与一个三极管的集电极相连，此三极管的基极与一微分电路输出端相连接。微分电路的输入端同上面所述的与环形分配器相连的放大器的输出端相连接。步进电机的一端还通过一个二极管与外接低压电源相连接。

本实用新型的电气工作原理如下：

由外接的环型分配器输出的脉冲信号通过放大器→微分电路→晶体三极管→脉冲变压器初极，在脉冲变压器次极上被偶合的脉冲信号使一个与外接高压直流电源相连接的三极管导通。因此高电压被加到步进电机线圈的一端上。与此同时，环形分配器的脉冲信号→放大器→放大器→三极管（与步进电机线圈另一端相连）导通步进电机线圈一端接地→步进电机线圈中有电流通过。

当与高压电源相连接的三极管截止后，步进电机线圈中的电流即由外接的直流低压电源供给。因此步进电机在控制脉冲的作用下仍然运行。

此外，本实用新型所要解决的问题是当外接高电压波动，至使其电压超过额定电压，但流过高、低压晶体三极管中的电流也不能超过额定电流。具体办法就是因本实用新型采用了电流互感器及磁饱合原理，当高压电源晶体管导通，且高压电源V_H向高波动时，流过此晶体管及线圈BC间的电流逐渐增加，线圈AB间电流也增加，即 (dφ)/(dt) 增加，导致V_AB增加，当磁通φ达到饱和时， (dφ)/(dt) →0，V_AB→0晶体管便截止。所以高、低压晶体管中的电流不能超过额定电流。因此高低压电源管不致损坏。

本实用新型的优越性在于：

1、当高压电源波动超过额定值时，通过高压电源开关管的峰值电流不受影响，因而保障了此开关管的安全、可靠。

2、此电源对高压电源开关管的B值要求不高，β≤5即可工作（原有方法要求β≤30），所以使晶体管的成本大大下降。

3、因本电源在接低压通路中，取消了电阻R，将二极管直接与低压电源晶体管相接，因而使工作效率提高约一倍以上，节约了电能。

附图说明：

图1是已有技术中步进电机高低压驱动电源。

图2是本实用新型的电气原理图。

其中：1、放大器 2、微分电路 3、放大器 4、晶体三极管 5、脉冲变压器 6、晶体三极管 7、晶体三极管 8、二极管 9、步进电机绕组端点 10、步进电机绕组 11、可调电阻 12、二极管 13、接地端头 14、信号输入端 15、工作电源端 V_H高电压端 V_L低压端

参看附图2下面是本实用新型的实施例：

本实用新型包括放大器〔1〕〔3〕、微分电路〔2〕、脉冲变压器〔5〕、晶体管〔4〕〔6〕〔7〕、二极管〔8〕、本实用新型还有5个输入端和二个输出端，它们分别是〔13〕接地，〔14〕接由环形分配器输出的输入信号，端头〔15〕为本实用新型的工作电压端，高电压端为V_H，低电压端为V_L，端头〔9〕、端头C分别与步进电机的一相绕组相接。放大器〔1〕的输出端分别与放大器〔3〕、微分电路〔2〕的输入端相接，微分电路〔2〕的输出端与晶体管〔4〕的基极相连，晶体管〔4〕集电极接脉冲变压器〔5〕的初级绕组，放大器〔3〕的输出端与晶体管〔7〕的基电极相连，此晶体管集电极也是与外接步进电机一组相绕组相连的端头〔9〕。本实用新型的脉冲变压器的次极为三个端头A、B、C，B为中间抽头，A端与晶体管〔6〕的基电极相连接，B端通过一可调电阻与晶体管〔6〕的发射极相连，B端还通过一电阻与A端相连接。另外二极管〔8〕的正极与外接直流低电源相连，负极与脉冲变压器次级绕组的C端相连接。