1、杭杭州州職職業(yè)業(yè)技技術(shù)術(shù)學(xué)學(xué)院院課課程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)說(shuō)說(shuō)明明書(shū)書(shū)題題 目目 機(jī)機(jī)電電一一體體化化課課程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì) 三三相相步步進(jìn)進(jìn)電電機(jī)機(jī)環(huán)環(huán)行行分分配配硬硬/ /軟軟件件設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)系系 別別 專專 業(yè)業(yè) 班班 級(jí)級(jí) 姓姓 名名 指指導(dǎo)導(dǎo)教教師師 二二 年年 月月 日日課課程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)任任務(wù)務(wù)書(shū)書(shū)一、設(shè)計(jì)任務(wù)： 三相步進(jìn)電機(jī)環(huán)行分配硬/軟件設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)要求：1、闡述步進(jìn)電機(jī)的工作原理2、設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)的脈沖分配信號(hào) 1）利用集成電路實(shí)現(xiàn)硬件環(huán)行分配 2）利用匯編語(yǔ)言程序?qū)崿F(xiàn)軟件環(huán)行分配3、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)三、設(shè)計(jì)期限 年 月 日至 年 月 日目 錄第一節(jié)第一節(jié) 步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)的工作原

2、理.41.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī).41.2 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理.41.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn).7第二節(jié)第二節(jié) 步進(jìn)電機(jī)的脈沖分配步進(jìn)電機(jī)的脈沖分配.82.1 硬件環(huán)形分配.82.2 軟件環(huán)形分配.9第三節(jié)第三節(jié) 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路.133.1 單電源驅(qū)動(dòng)電路.133.2 高低壓驅(qū)動(dòng)電路.133.3 斬波恒流功放電路.143.4 細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路.15參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).15第一節(jié)第一節(jié) 步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)的工作原理1.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移（或線位移）的電磁機(jī)械裝置。對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)施加一個(gè)電脈沖信號(hào)時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定的角

3、度，稱為一步。每一步所轉(zhuǎn)過(guò)的角度叫做步距角。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格地成正比例，在時(shí)間上與輸入脈沖同步。因此，只需控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)繞組通電相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)方向。在無(wú)脈沖輸入時(shí)，在繞組電源激勵(lì)下，氣隙磁場(chǎng)能使轉(zhuǎn)子保持原有位置而處于定位狀態(tài)。1.2 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理 圖 1 所示是三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理圖。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由轉(zhuǎn)子和定子組成。定子上有 A、B、C 三對(duì)繞組磁極，分別稱為 A 相、B 相、C 相。轉(zhuǎn)子是硅鋼片等軟磁材料迭合成的帶齒廓形狀的鐵心。如果在定子的三對(duì)繞組中通直流電流，就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)

4、。當(dāng) A、B、C 三對(duì)磁極的繞組依次輪流通電，則 A、B、C 三對(duì)磁極依次產(chǎn)生磁場(chǎng)吸引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖 1 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理1）當(dāng) A 相通電，B 相和 C 相不通電時(shí)，電動(dòng)機(jī)鐵心的 AA 方向產(chǎn)生磁通，在磁拉力的作用下，轉(zhuǎn)子 1、3 齒與 A 相磁極對(duì)齊。2、4 兩齒與 B、C 兩磁極相對(duì)錯(cuò)開(kāi) 30。 2）當(dāng) B 相通電、C 相和 A 相斷電時(shí)，電動(dòng)機(jī)鐵心的 BB 方向產(chǎn)生磁通，在磁拉力的作用下，轉(zhuǎn)子沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn) 30，2、4 齒與 B 相磁極對(duì)齊。1、3 兩齒與 C、A 兩磁極相對(duì)錯(cuò)開(kāi) 30。 3）當(dāng) C 相通電，A 相和 B 相斷電時(shí)，電動(dòng)機(jī)鐵心的 CC 方向產(chǎn)生磁通，在磁拉力

5、的作用下，轉(zhuǎn)子沿逆時(shí)針?lè)较蛴中D(zhuǎn) 30，1、3 齒與 C 相磁極對(duì)齊。2、4 兩齒與 A、B 兩磁極相對(duì)錯(cuò)開(kāi) 30。若按 ABC通電相序連續(xù)通電，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就連續(xù)地沿逆時(shí)針?lè)较蛐齽?dòng)，每換接一次通電相序，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò) 30，即步距角為 30。如果步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定子磁極通電相序按 ACB進(jìn)行，則轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。上述通電方式稱為三相單三拍通電方式。所謂“單”是指每次只有一相繞組通電的意思。從一相通電換接到另一相通電稱為一拍，每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角，故所謂“三拍”是指通電換接三次后完成一個(gè)通電周期。另一種通電方式稱為三相六拍通電方式，即按照 AABBBCCCA相序通電，工作原理如圖

6、 2 所示。如果 A 相通電，1、3 齒與 A 相磁極對(duì)齊。當(dāng) A、B 兩相同時(shí)通電，因 A 極吸引 1、3 齒，B 極吸引 2、4 齒，轉(zhuǎn)子逆時(shí)旋轉(zhuǎn) 15。隨后 A 相斷電，只有 B 相通電，轉(zhuǎn)子又逆時(shí)旋轉(zhuǎn) 15，2、4 齒與 B 相磁極對(duì)齊。如果繼續(xù)按BCCCAA的相序通電，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就沿逆時(shí)針?lè)较?，?15的步距角一步一步移動(dòng)。這種通電方式采用單、雙相輪流通電，在通電換接時(shí)，總有一相通電，所以工作比較平穩(wěn)。圖 2 三相六拍通電方式工作原理步進(jìn)電動(dòng)機(jī)還可用雙三拍通電方式，導(dǎo)通的順序依次為 ABBCCAAB，每拍都由兩相導(dǎo)通。它與單、雙拍通電方式時(shí)兩個(gè)繞組通電的情況相同，由于總有一相持續(xù)導(dǎo)通

7、，也具有阻尼作用，工作比較平穩(wěn)。表 1 所示是三相單三拍、三相雙三拍、三相單雙六拍通電方式切換表，由于硬件驅(qū)動(dòng)電路存在電路的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)，比如三相單三拍從序號(hào) 1 切換到 2，易出現(xiàn)“斷、斷、斷”現(xiàn)象；三相雙三拍從序號(hào) 1 切換到 2，易出現(xiàn)“通、通、通”現(xiàn)象，由此產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)的振蕩。故實(shí)際使用當(dāng)中多采用三相單雙六拍通電方式。表 1 步進(jìn)電機(jī)的通電方式三相單三拍三相雙三拍三相單雙六拍切換序號(hào)A 相B 相C 相A 相B 相C 相A 相B 相C 相1通斷斷通通斷通斷斷2斷通斷斷通通通通斷3斷斷通通斷通斷通斷4通斷斷通通斷斷通通5斷通斷斷通通斷斷通6斷斷通通斷通通斷通實(shí)際使用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，一般都要求有

8、較小的步距角。因?yàn)椴骄嘟窃叫∷_(dá)到的位置精度越高。圖 3 是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)例。圖中轉(zhuǎn)子上有 40 個(gè)齒，相鄰兩個(gè)齒的齒距角360/40=9。三對(duì)定子磁極均勻分布在圓周上，相鄰磁極間的夾角為 60。定子的每個(gè)磁極上有 5 個(gè)齒，相鄰兩個(gè)齒的齒距角也是 9。因?yàn)橄噜彺艠O夾角（60）比 7 個(gè)齒的齒距角總和（97=63）小 3，而 120比 14 個(gè)齒的齒距角總和（914=126）小 6，這樣當(dāng)轉(zhuǎn)子齒和 A 相定子齒對(duì)齊時(shí)，B 相齒相對(duì)轉(zhuǎn)子齒逆時(shí)針?lè)较蝈e(cuò)過(guò) 3，而 C 相齒相對(duì)轉(zhuǎn)子齒逆時(shí)針?lè)较蝈e(cuò)過(guò) 6。按照此結(jié)構(gòu)，采用三相單三拍通電方式時(shí)，轉(zhuǎn)子沿逆時(shí)針?lè)较?，?3步距角轉(zhuǎn)動(dòng)。采用三相六拍通電方式時(shí)，

9、則步距角減為 1.5。如通電相序相反，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)將沿著順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。圖 3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)例如上所述，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角大小不僅與通電方式有關(guān)，而且還與轉(zhuǎn)子的齒數(shù)有關(guān)。計(jì)算公式為kmz360式中 m定子勵(lì)磁繞組相數(shù)； z轉(zhuǎn)子齒數(shù)； k通電方式，相鄰兩次通電相數(shù)一樣，k=1，不同時(shí)，k=2。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為660360ffn式中 n轉(zhuǎn)速（r/min） ； f控制脈沖頻率，即每秒輸入步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的脈沖數(shù)； 用度數(shù)表示的步距角。由上式可見(jiàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)子的步距角一定時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入脈沖頻率成正比。1.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)如下： 1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)角

10、與輸入的脈沖個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，故控制輸入步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的脈沖個(gè)數(shù)就能控制位移量； 2）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入的脈沖頻率成正比，只要控制脈沖頻率就能調(diào)節(jié)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； 3）當(dāng)停止送入脈沖時(shí)，只要維持繞組內(nèi)電流不變，電動(dòng)機(jī)軸可以保持在某固定位置上，不需要機(jī)械制動(dòng)裝置； 4）改變通電相序即可改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向； 5）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)存在齒間相鄰誤差，但是不會(huì)產(chǎn)生累積誤差； 6）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，起動(dòng)、停止迅速。由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有這些特點(diǎn)，所以在開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用。第二節(jié)第二節(jié) 步進(jìn)電機(jī)的脈沖分配步進(jìn)電機(jī)的脈沖分配步進(jìn)電機(jī)的控制主要由脈沖分配和驅(qū)動(dòng)電路兩部分組成，步進(jìn)電機(jī)脈沖控制的任務(wù)有三點(diǎn)：控制電機(jī)的

11、轉(zhuǎn)角、控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向?？刂戚斔徒o電機(jī)的脈沖數(shù)就可以控制電機(jī)相應(yīng)的轉(zhuǎn)角數(shù)；控制輸送給電機(jī)的脈沖頻率就可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速；控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向，實(shí)際就是控制脈沖輸送給電機(jī)繞組的順序分配，這種分配稱為環(huán)行分配。在數(shù)控系統(tǒng)中，脈沖分配器是將插補(bǔ)輸出脈沖，按步進(jìn)電動(dòng)機(jī)所要求的規(guī)律分配給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的各相輸入端，用以控制繞組中電流的開(kāi)通和關(guān)斷。同時(shí)由于電動(dòng)機(jī)有正反轉(zhuǎn)要求，所以脈沖分配器的輸出既是周期性的，又是可逆的，因此，也可稱之為環(huán)形分配器。脈沖分配可以用硬件電路實(shí)現(xiàn)，也可以用軟件程序?qū)崿F(xiàn)。2.1 硬件環(huán)形分配硬件環(huán)形分配硬件環(huán)行分配器由集成電路的邏輯門、觸發(fā)器等邏輯單元構(gòu)成。三相六拍環(huán)

12、形分配器由三個(gè) D 觸發(fā)器和若干個(gè)與非門所組成。CP 端接進(jìn)給脈沖控制信號(hào)，E 端接電機(jī)方向控制信號(hào)（高電平或低電平信號(hào)） 。環(huán)行分配器的輸出端 QA、QB和 QC分別控制電機(jī)的A、B 和 C 三相繞組。其原理圖見(jiàn)圖 4。正向進(jìn)給時(shí)環(huán)行分配器真值表見(jiàn)表 2。對(duì)圖 4 進(jìn)行分析可知：置 E 為“1”時(shí)，三相六拍的運(yùn)行方式是AABBBCCCA順序輪流通電方式，稱之為正轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子便順時(shí)針?lè)较蛞徊揭徊睫D(zhuǎn)動(dòng)；置 E 為“0”時(shí)，三相六拍的運(yùn)行方式是 CACCBBBAA順序輪流通電方式，稱之為反轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子便逆時(shí)針?lè)较蛞徊揭徊睫D(zhuǎn)動(dòng)。圖 4 正、反向進(jìn)給的環(huán)行分配器原理圖表 2 正、反向進(jìn)給時(shí)環(huán)行分配器真值表

13、CPDADBDCQAQBQC通電相0110100A1010110AB2011010B3001011BC4101001C5100101CA6110100A圖 5 所示為專用的環(huán)形分配集成芯片 CH250，是專為三相步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)的環(huán)形分配集成芯片，采用 CMOS 工藝集成，可靠性高，它可工作于單三拍、雙三拍、三相六拍等方式。圖所示為三相六拍的接線圖，步進(jìn)電機(jī)的初始勵(lì)磁狀態(tài)為 AB 相，當(dāng)進(jìn)給脈沖 CP的上升沿有效，并且方向信號(hào) E=1 時(shí)則正轉(zhuǎn)，E=0 時(shí)則反轉(zhuǎn)。圖 5 CH250 實(shí)現(xiàn)的三相六拍脈沖分配電路對(duì)于不同種類、不同相數(shù)、不同分配方式的步進(jìn)電機(jī)都必須重新設(shè)計(jì)不同的硬件分配電路或選用不同的

14、集成芯片，顯然有些不方便。2.2 軟件環(huán)形分配軟件環(huán)形分配1、軟件環(huán)形分配原理采用 MCS-51 系列單片機(jī)來(lái)進(jìn)行環(huán)行脈沖的軟件控制，現(xiàn)以控制兩只四相八拍電機(jī)的環(huán)行分配程序?yàn)槔f(shuō)明其原理。設(shè)有 X 向四相步進(jìn)電機(jī)，以四相八拍方式運(yùn)行。按照四相八拍方式運(yùn)行時(shí)的通電順序?yàn)椋赫D(zhuǎn)：AABBBCCCDDDA；反轉(zhuǎn)：AADDDCCCBBBA；設(shè)以 8031 的 P1口作為兩只電機(jī)的輸出口，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 3 所示。表 3 兩只四相電機(jī)輸出口分配Y 電機(jī)X 電機(jī)P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0DCBADCBA由于控制口的輸出信號(hào)一般須經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行反向放大，故當(dāng)某 P1口輸

15、出為“0”時(shí)即接通某相電機(jī)繞組，當(dāng)某 P1口輸出為“1”時(shí)即表示不接通某相電機(jī)繞組。表 4 為 X 向電機(jī)的通電順序。設(shè) X 向電機(jī)以通電狀態(tài)的順序號(hào)作為地址，并記憶在內(nèi)部 RAM 的 52H中，把 X 的狀態(tài)記憶在 55H 中，與 P1口相對(duì)應(yīng)，55H 的低四位放 X 向電機(jī)的狀態(tài)，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，通電順序號(hào)加 1 增大；當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，通電順序號(hào)減 1 減小。把 X 向電機(jī)的進(jìn)給方向符號(hào)放在位地址 02H 中， “0”表示正， “1”表示負(fù)。同時(shí)設(shè)計(jì) Y 向電機(jī)的通電狀態(tài)順序號(hào)記憶在內(nèi)部 RAM 的 53H 中，Y 向電機(jī)的進(jìn)給方向符號(hào)放在位地址 03H 中，55H的高四位放 Y 向電機(jī)的狀態(tài)

16、。表 4 X 向電機(jī)的通電順序輸出口P1.3P1.2P1.1P1.0通電順序號(hào)DCBA16 進(jìn)制狀態(tài)通電相數(shù)11110EA21100CAB31101DB410019BC51011BC600113CD701117D801106DA環(huán)行分配時(shí)，先從 52H 或 53H 中查得當(dāng)時(shí)的通電順序號(hào)，根據(jù)相應(yīng)電機(jī)在插補(bǔ)過(guò)程中是正向進(jìn)給還是負(fù)向進(jìn)給，決定是通電順序號(hào)加 1 還是通電順序號(hào)減 1 運(yùn)算。加 1 后若地址超過(guò) 8 則賦順序號(hào)為 1，減 1 后若地址小于 1 則賦順序號(hào)為 8。根據(jù)加 1 減 1 得到的新地址查表取得新的通電狀態(tài)，再把新的通電狀態(tài)在適當(dāng)時(shí)機(jī)送向輸出口 P1，完成步進(jìn)電機(jī)行走一步。2

17、、軟件環(huán)形分配流程圖3、環(huán)行分配實(shí)驗(yàn)程序 MOV R2， （注：在#10 到#255 之間選擇） CLR 02H（或 SETB 02H）CLR 03H（或 SETB 03H） MOV 52H， MOV 53H， （注：選擇#1、#2、#3、#4、#5、#6、#7、#8 之間的任意數(shù)） MOV 55H， （注：選擇#0EEH、#0CCH、#0DDH、#99H、#0BBH、#33H、#77H、#66H 之間的任意數(shù)）LOOP：LCALL XPD LCALL YPDMOV P1，55HLCALL DYISDJNZ R2，LOOP SJMP $XPD： CLR 01H ；設(shè)標(biāo)志位，X 分配時(shí)清 01H

18、 位 MOV R1，#52H ；52H 中為 X 狀態(tài)順序號(hào)，R1 作間址處理 MOV C，02H ；X 符號(hào)送 CY AJMP PPDYPD： SETB 01H ；當(dāng) 01H=1 時(shí)為 Y 分配 MOV R1，#53H ；53H 中為 Y 狀態(tài)順序號(hào) MOV C，03H ；Y 符號(hào)送 CYPPD： JC PPD2 INC R1 ；正轉(zhuǎn)加 1 尋址，因順序號(hào)加 1 CJNE R1，#09H，PPD3 ；若順序號(hào)為 98 時(shí)，執(zhí)行下條，否則跳轉(zhuǎn) MOV R1，#01H ；修改順序號(hào)為“1” AJMP PPD3PPD2：DEC R1 ；反轉(zhuǎn)減 1 尋址 CJNE R1，#00H，PPD3 ；若順序

19、號(hào)為 0，接著修改，否則跳轉(zhuǎn)MOV R1，#08H ；順序號(hào)為 0，修改成 8PPD3：MOV A，R1ADD A，#01H ；當(dāng)前順序號(hào)+偏移量，偏移為當(dāng)前地址+中間 MOVC A， A+PC ；間隔指令的字節(jié)總數(shù) AJMP PPD5 ；查表后跳到處理入口 PPD5 DB 0EEH，0CCH，0DDH，99H；DB 中每一個(gè)數(shù)占一個(gè)字節(jié)，高四位為 Y 狀態(tài)， DB 0BBH，33H，77H，66H 低四位為 X 狀態(tài)PPD5：JB 01H，PPD6 ；是 Y 軸分配跳轉(zhuǎn) ANL A，#0FH ；保留低位，因 A 中低四位是 X 新?tīng)顟B(tài) ANL 55H，#0F0H ；保留高位 Y 狀態(tài)ORL

20、55H，A ；合并一字節(jié)，修改了 55H 中 X 新?tīng)顟B(tài)RETPPD6：ANL A，#0F0H ；Y 軸分配，取高四位ANL 55H，#0FH ；保留低四位 X 狀態(tài)ORL 55H，A ；合并一字節(jié)，修改了 55H 中 Y 新?tīng)顟B(tài)RETDYIS：MOV R5，#5DYS0：MOV R6，#200DYS1：MOV R7，#250DYS2：DJNZ R7，DYS2DJNZ R6，DYS1DJNZ R5，DYS0RET第三節(jié)第三節(jié) 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路必須指出，由微機(jī)根據(jù)控制要求發(fā)出的脈沖，并依次將脈沖分配給各相繞組，因其功率很小，電壓幅度不足 5V，電流為 mA 級(jí)，必須經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器

21、將信號(hào)電流放大到若干安培，才能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。因此，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)際上是一個(gè)功率放大器。驅(qū)動(dòng)器的質(zhì)量直接影響步進(jìn)電機(jī)的性能，驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載是電機(jī)的繞組，是強(qiáng)電感性負(fù)載。對(duì)驅(qū)動(dòng)器的主要要求是：失真要小，要有較好的前后沿和足夠的幅度；效率要高；工作可靠；安裝調(diào)試和維修方便。3.1 單電源驅(qū)動(dòng)電路單電源驅(qū)動(dòng)電路圖 6 是一種實(shí)際應(yīng)用的單電源驅(qū)動(dòng)電路。圖中的 La, Lb, Lc分別是步進(jìn)電機(jī)的三相繞組，每相繞組由一組放大器驅(qū)動(dòng)。三相放大器完全相同，現(xiàn)以 A 組為例說(shuō)明。圖 6 步進(jìn)電機(jī)單電源驅(qū)動(dòng)電路 放大器輸入的是脈沖信號(hào)，設(shè)脈沖信號(hào)的低電平為 OV，高電平為 3V，輸入級(jí)由開(kāi)關(guān)管 3DK4 接成射級(jí)

22、輸出器，將輸入信號(hào)電流放大，以推動(dòng)輸出級(jí) 3DD15D。沒(méi)有脈沖時(shí)，3DK4 和 3DD15D 均截止，電機(jī)繞組中無(wú)電流通過(guò)，電機(jī)不轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)脈沖輸入 A 端時(shí)，兩級(jí)管子均飽和導(dǎo)通，La有電流流過(guò)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一步；第二個(gè)脈沖輸入 B 端時(shí)，Lb得電，再轉(zhuǎn)一步；第三個(gè)脈沖輸入 C 端時(shí)，Lc得電，又轉(zhuǎn)一步。當(dāng)脈沖依次加到 A, B, C 三個(gè)輸入端時(shí)，三組放大器分別驅(qū)動(dòng)不同的繞組，一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)，稱為三相單三拍工作方式。電路中的二極管 D 起泄放作用，因?yàn)樵诠β使?3DD15D 突然關(guān)斷時(shí)，在繞組 L 中將產(chǎn)生一個(gè)大的反電動(dòng)勢(shì)，此反電動(dòng)勢(shì)疊加在直流電源上加到功放管的集電級(jí)，可能會(huì)將該管擊穿，有了

23、這個(gè)二極管就能泄放 L 中儲(chǔ)存的能量，從而保護(hù)了功放管。該單電源驅(qū)動(dòng)電路雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但也存在明顯的不足。由于限流電阻 R 是串在大電流的輸出回路中，要消耗一定的能量，因此這種放大器的效率很低，且發(fā)熱厲害，輸出功率小，這種電路通常是用在對(duì)速度要求不高的小型步進(jìn)電機(jī)中。3.2 高低壓驅(qū)動(dòng)電路高低壓驅(qū)動(dòng)電路圖 7 是一個(gè) La繞組的高低壓驅(qū)動(dòng)電路，脈沖變壓器幾組成高壓控制電路。圖 7 步進(jìn)電機(jī)的高低壓驅(qū)動(dòng)電路無(wú)脈沖輸入時(shí)，T1，T2，T3，T4均截止，電機(jī)繞組 La中無(wú)電流通過(guò)，電機(jī)不轉(zhuǎn)。有脈沖輸入時(shí)，T1，T2，T4飽和導(dǎo)通，在飛由截止到飽和期間，其集電極電流也就是脈沖變壓器的初級(jí)電流急速增加，在變壓器次級(jí)感生一個(gè)電壓，使 T3導(dǎo)通，80V 高壓經(jīng)高壓管幾加到繞組 La上，使電流迅速上升，約經(jīng)數(shù)百微秒，當(dāng) T2進(jìn)人穩(wěn)壓狀態(tài)后，Tp初級(jí)電流暫時(shí)恒定，次級(jí)的感應(yīng)電壓