两相混合式步进电机H桥驱动电路设计原理
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2021-07-06
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设计两相混合式步进电机设计两相混合式步进电机H桥驱动电路设计原理桥驱动电路设计原理
H桥功率驱动电路可应用于步进电机、交流电机及直流电机等的驱动。永磁步进电机或混合式步进电机的励磁绕组都必须用双
极性电源供电，也就是说绕组有时需正向电流，有时需反向电流，这样绕组电源需用H桥驱动。本文以两相混合式步进电机驱
动器为例来设计H桥驱动电路。
电路原理电路原理
图1给出了H桥驱动电路与步进电机AB相绕组连接的电路框图。
4个开关K1和K4，K2和K3分别受控制信号a，b的控制，当控制信号使开关K1，K4合上，K2，K3断开时，电流在线圈中的流
向如图1(a)，当控制信号使开关K2，K3合上，K1，K4断开时，电流在线圈中的流向如图1(b)所示。4个二极管
VD1，VD2，VD3，VD4为续流二极管，它们所起的作用是：以图1(a)为例，当K1，K4开关受控制由闭合转向断开时，由于此
时线圈绕组AB上的电流不能突变，仍需按原电流方向流动(即A→B)，此时由VD3，VD2来提供回路。因此，电流在K1，K4关
断的瞬间由地→VD3→线圈绕组AB→VD2→电源+Vs形成续流回路。同理，在图1(b)中，当开关K2，K3关断的瞬间，由二极
管VD4，VD1提供线圈绕组的续流，电流回路为地→VD4→线圈绕组BA→VD1→电源+Vs。步进电机驱动器中，实现上述开关
功能的元件在实际电路中常采用功率MOSFET管。
由步进电机H桥驱动电路原理可知，电流在绕组中流动是两个完全相反的方向。推动级的信号逻辑应使对角线晶体管不能同时
导通，以免造成高低压管的直通。
另外，步进电机的绕组是感性负载，在通电时，随着电机运行频率的升高，而过渡的时间常不变，使得绕组电流还没来得及达
到稳态值又被切断，平均电流变小，输出力矩下降，当驱动频率高到一定的时候将产生堵转或失步现象。因此，步进电机的驱
动除了电机的设计尽量地减少绕组电感量外，还要对驱动电源采取措施，也就是提高导通相电流的前后沿陡度以提高电机运行
的性能。
步进电机的缺陷是高频出力不足，低频振荡，步进电机的性能除电机自身固有的性能外，驱动器的驱动电源也直接影响电机的
特性。要想改善步进电机的频率特性，就必须提高电源电压。
电路设计电路设计
图2给出了驱动器AB相线圈功率驱动部分原理图。
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