專利名稱：一種步進(jìn)電機(jī)脈沖驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型為一種步進(jìn)電機(jī)脈沖驅(qū)動裝置。尤其是指小體積、低功耗、高工作頻率的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源裝置。屬于供電領(lǐng)域。
在對步進(jìn)電動機(jī)等電感性負(fù)載的脈沖驅(qū)動中，主要技術(shù)關(guān)鍵是如何克服電感負(fù)載對脈沖驅(qū)動電流前沿的影響，改善矩頻特性，提高運行頻率和工作力矩。通常的方法是提高驅(qū)動電壓，加大輸入功率，因此從單低壓驅(qū)動發(fā)展到單高壓驅(qū)動、高低壓驅(qū)動等各種驅(qū)動電源，如中國專利CN86202716和CN86202585所提出的驅(qū)動電源。這些電源因為電壓的提高，輸入功率的加大，使電源功耗增大、效率低、電路復(fù)雜、成本高、體積大，限制了步進(jìn)電機(jī)的推廣應(yīng)用，針對這些缺點，又產(chǎn)生了新的驅(qū)動電源，如中國專利CN91206837《單電壓斬波型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源》和CN88105389《高效步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源》它們是采取在驅(qū)動脈沖前沿上升以后，頻繁開關(guān)高壓電路的方法，達(dá)到降低驅(qū)動電壓的效果，從而省去了限流電阻，減少了電阻上的功耗，但這種電源仍然要求高壓驅(qū)動，只是不用低壓電源，而且這種頻繁開關(guān)高壓電路的方法，對電路器件要求高、還增加了控制電路的難度；中國專利，CN87104760《節(jié)能式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源》用＋7伏和－7伏兩個電源供電，功耗低、驅(qū)動電路簡單可靠，但它又失掉高頻工作的功能?？傊诂F(xiàn)有的技術(shù)中對步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動不能在性能、功耗、體積、成本各方面同時改善。
本實用新型的目的，在于全面提高脈沖驅(qū)動電源的技術(shù)指標(biāo)，實現(xiàn)以低壓供電達(dá)到更高壓供電的效果；用小功率供電達(dá)到較大功率供電的效果，而且使電路更加簡單可靠，達(dá)到既提高技術(shù)性能，又節(jié)約電能、減少功耗、縮小體積、降低成本的目的。
本實用新型提出的《一種步進(jìn)電機(jī)脈沖驅(qū)動裝置》可用以下實施方案來說明，一個三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，包括脈沖分配控制電路(A)；脈沖電流放大電路(B)；脈沖驅(qū)動電流開關(guān)電路(T)；能量吸收和動態(tài)供電電路(P)；供電電源(E)。本實用新型的目的主要是通過能量吸收和動態(tài)供電電路(P)來實現(xiàn)的，它的基本特征是用二極管(D)與電容器(C)串聯(lián)所組成的電路，跨接在驅(qū)動電流開關(guān)電路與電感負(fù)載之間的連線上，使該串聯(lián)電路與負(fù)載電感和開關(guān)電路均成并聯(lián)關(guān)系，再從串聯(lián)的二極管(D)電容電(C)中間連接線上接出電能輸出和控制電路。因該電路在脈沖驅(qū)動的動態(tài)過程中進(jìn)行能量回收，并經(jīng)過輸出和控制電路又在脈沖驅(qū)動的過程中為驅(qū)動電路提供電能，起到了動態(tài)供電的作用，成為一個動態(tài)供電電源。
圖一是本實用新型的一個實施例，因為各相驅(qū)動電路完全是對稱的，圖中只畫出了其中一相的驅(qū)動電路，其中框圖(A)中的電路是由北京799廠生產(chǎn)的DG0250環(huán)形分配器和深圳原峰公司生產(chǎn)的PYF001厚膜電路組成的，由它發(fā)出三相脈沖送到電路(B)，框圖(B)電路是對驅(qū)動脈沖進(jìn)行電流放大，本實用新型是采用一個小功率NPN三極管(如3DG6)和一個中功率NPN三極管(如3DK4)接成射極跟隨方式的電流放大電路，將驅(qū)動脈沖的驅(qū)動電流放大到足以推動下一級脈沖開關(guān)電路(T1)，電路(T1)是一個NPN型的大功率開關(guān)三極管(3DD15或2SD921)。(電路(A)(B)(T1)的原理圖如圖二所示)。(L)是步進(jìn)電機(jī)的一相繞阻。(E1)是直流電源，也是驅(qū)動裝置的總電源，一般都是由市電經(jīng)過變壓整流穩(wěn)壓后得到的，其容量的大小，電壓的高低，都由電機(jī)的要求和電源的特性來確定的，虛線框內(nèi)的電路(P)是本實用新型的特有電路，其外接線(1)是能量吸收輸入線，其能量的吸收是用二極管與電容器組成的串聯(lián)電路，如圖中的C1與D2、D3與C2、D4與C3、D4R2與C4組成的各種串聯(lián)電路，它們都是跨接在電感負(fù)載的脈沖驅(qū)動電路中的開關(guān)電路T1和負(fù)載電感L之間的連線上，與電路T1和負(fù)載L成并聯(lián)關(guān)系，這樣在脈沖驅(qū)動電流被關(guān)斷時，電感中的磁場能轉(zhuǎn)為感生電流給電容器充電，由于二極管的單向?qū)щ娦?，使能量貯存在電容器中，我們從電容器的正極引出電能輸出線(2)(3)(4)(7)就可向電路供電，通過調(diào)整電容的大小和電阻R2的阻值，可調(diào)整供電的電壓和供電強(qiáng)度，由圖中(2)(3)可提供較高電壓的電能；(4)輸出的電壓由于R2的降壓和D5向E1箝位，使電壓略高于E1，可用來為推動級和直流風(fēng)機(jī)、指示燈等電路供電；接點(5)輸出的是經(jīng)過穩(wěn)壓的直流電，它是由接點(4)接三端穩(wěn)壓塊(IC)和濾波電容C5后，從接點(5)得到供給前級電路的直流穩(wěn)壓電源，本實用新型中的IC是采用7800系列(如7809)；接點(6)是通過二級管(D5)和電阻(R3)將動態(tài)電源的剩余電能返回主電源。接點(7)是為驅(qū)動脈沖前沿提供較高驅(qū)動電壓的供電輸出點，圖中由(C1)(D1)(D2)(R)(T2)組成的電路是提高脈沖前沿驅(qū)動電壓的實施例之一。其工作原理是，在脈沖前沿到來時，由于T1的導(dǎo)通，使C1通過T1、R1和T2發(fā)射結(jié)放電，形成了T2的基極電流，促使T2導(dǎo)通，又由于T2的導(dǎo)通使C1與D1并聯(lián)，C1通過T1E1L和T2放電，達(dá)到將C1串入主驅(qū)動回路中，而C1上的電壓與E1上的電勢方向相同，使前沿的驅(qū)動電壓等于兩個電壓之和，從而實現(xiàn)提高驅(qū)動電壓的目的。這個電路的具體接法是在電機(jī)繞阻(L)與開關(guān)管(T1)集電極(C)之間串入二極管(D1)，使(D1)的正極接(L)，負(fù)極接(T1)的集電極，在D1與(T1)集電極之間接電容器C1正極，C1的負(fù)極接二極管(D2)的正極，(D2)的負(fù)極接(T1)的發(fā)射極(e)，在D2與C1中間連接點接開關(guān)管(T2)的發(fā)射極(e)，(T2)的集電集接D1的正極，T2的基極經(jīng)電阻(R1)接到(T1)的發(fā)射極。
本實用新型由于采用了以上電路，對驅(qū)動電路中的感生電流很好地吸收了，改善了脈沖波形，提高了矩頻率特性；把磁場能轉(zhuǎn)化成動態(tài)供電電能，減少了功耗、提高了效率，而且用自動提升脈沖前沿的驅(qū)動電壓的方法，使電源電壓可大大降低，且電路簡單可靠，因此本實用新型達(dá)到了全面提高步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源技術(shù)指標(biāo)的目的。以一個三相三安步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器為例，實施本專利技術(shù)后可使使耗電量由118VA降到50VA，電源電壓由27V降到15V，而電機(jī)的工作頻率由2000HZ，提高到8000HZ(比電機(jī)自身標(biāo)稱的工作頻率也高出5000HZ)，體積縮小到二十分之一，使步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動控制裝置和普通交直流電機(jī)的控制開關(guān)一樣可以安裝到整機(jī)內(nèi)的任何方位上，因此是一代步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制器，有廣泛應(yīng)用的價值和很好市場競爭力。
權(quán)利要求1.一種步進(jìn)電機(jī)脈沖驅(qū)動裝置，包括脈沖控制分配電路(A)、脈沖電流放大電路(B)、驅(qū)動電流開關(guān)電路(T1)、供電電源E1，其特征在于所述的該電源裝置有一個能量吸收和動態(tài)供電電路(P)，它是由二極管與電容串聯(lián)所組成的電路跨接在驅(qū)動電流開關(guān)電路T1與負(fù)載電感之間的連線上，與電路(T1)和負(fù)載L均成并聯(lián)關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于在串聯(lián)的電容器與二極管中間相連的電路上接有電能輸出電路，購成一個三端外接的電路一個能量吸入電路、一個接地電路、一個電能輸出控制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的(P)電路中有能量吸收輸入線(1)和一個接地線(8)、另外有接能量輸出線(2)(3)(4)(5)(6)(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的 裝置，其特征在于其能量輸出控制電路是一個由三端穩(wěn)壓塊(IC)和濾波電容C5組成的穩(wěn)壓輸出電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的 裝置，其特征在于其電能輸出電路是受驅(qū)動脈沖控制的開關(guān)電路，由開關(guān)管(T2)和電阻R1組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的脈沖控制分配電路(A)是由厚模集成電路PYF001和集成電路DG0250外接一個電阻和一個電容組成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的電流放大電路是一個由兩個NPN型三極管接成射極輸出電路的電流放大電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的 裝置，其特征在于所述的(T1)電路是一個NPN型大功率三極管。
專利摘要一種步進(jìn)電機(jī)脈沖驅(qū)動裝置，包括脈沖控制分配電路，脈沖電流放大電路，驅(qū)動電流開關(guān)電路，供電電源E，其特點主要是包括一個能量吸收和動態(tài)供電電路P。該裝置是新一代的控制裝置，有著廣泛的用途。該裝置成本低，結(jié)構(gòu)簡單，便于生產(chǎn)制造。
文檔編號H02P8/00GK2208294SQ9421499
公開日1995年9月20日 申請日期1994年6月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月18日
發(fā)明者潘譜皇 申請人:潘譜皇