步进电机恒流驱动电路设计
步进电机驱动电路的设计报告
步进电机的驱动（一）工作原理：(1)步进电机与直流电机不同，步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移的电磁机械装置。
当给步进电机输入一个电脉冲信号时，电机的输出轴就转动一个角度，这个角度称为步距角。
对于大多数的步进电机，一个电脉冲可以使电机转轴转动0.9°。
控制MSP430每次输入一个或多个脉冲，可以使转轴每次转动特定的角。
（2）L297L297是步进电机专用控制器，它能产生4相控制信号，可用于计算机控制的两相双极和四相单相步进电机，能够用单四拍、双四拍、四相八拍方式控制步进电机。
芯片内的PWM 斩波器电路可开关模式下调节步进电机绕组中的电机绕组中的电流。
该集成电路采用了SGS 公司的模拟/数字兼容的I2L 技术，使用5V 的电源电压，全部信号的连接都与TFL/CMOS 或集电极开路的晶体管兼容。
L297各引脚功能说明：1脚(SYNC)——斩波器输出端。
如多个297同步控制，所有的SYNC端都要连在一起，共用一套振荡元件。
如果使用外部时钟源，则时钟信号接到此引脚上。
2脚(GND)——接地端。
3脚(HOME)——集电极开路输出端。
当L297在初始状态(ABCD=0101)时，此端有指示。
当此引脚有效时，晶体管开路。
4脚(A)——A相驱动信号。
5脚(INH1)——控制A相和B相的驱动极。
当此引脚为低电平时，A相、B相驱动控制被禁止；当线圈级断电时，双极性桥用这个信号使负载电源快速衰减。
若CONTROL端输入是低电平时，用斩波器调节负载电流。
6脚(B)——B相驱动信号。
7脚(C)——C相驱动信号。
8脚(INH2)——控制C相和D相的驱动级。
作用同INH1相同。
9脚(D)——D相驱动信号。
10脚(ENABLE)——L297的使能输入端。
当它为低电平时，INH1，INH2，A，B，C，D都为低电平。
当系统被复位时用来阻止电机驱动。
11脚(CONTROL)——斩波器功能控制端。
低电平时使INH1和INH2起作用，高电平时使A，B，C，D起作用。
步进电机恒流驱动电路设计 曹小林
步进电机恒流驱动电路设计曹小林发表时间：2020-06-30T15:50:42.713Z 来源：《基层建设》2020年第7期作者：曹小林[导读] 摘要：步进电机可以将电能转化为动能，是我们在生活中常见的一类设备。
珠海优特智厨科技有限公司广东珠海 519000摘要：步进电机可以将电能转化为动能，是我们在生活中常见的一类设备。
它的应用很广泛，经常被使用在一些需要动力的机械中，这样就能维持其运作。
电机的设计是一项复杂的工作，因为需要考虑到它具体的应用，并对其结构以及相应的参数进行调整。
在一些特定的条件下，电机可能会出现失灵的情况，这通常是因为电路出现了问题，而导致无法为装置提供稳定的电能。
文章将就不同的条件中，设计的差异进行论述，总结出设计的要点并给出相应的建议。
关键词：步进电机；驱动电路；设计研究前言电机在工业中的作用十分关键，因为它提供的动能是生产的基础。
同时，很多仪器中也会使用电机，这说明这种装置的应用很广。
电机需要芯片来控制，由电路来供给电能。
因此，电路决定了整个装置是否可以发挥作用。
恒流电路是比较常见的，它的优点就在于结构简单，容易实现。
但是在高频条件下，可能会出现失灵，所以必须要在设计中对其进行改良。
1.步进电机的工作原理步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在正常的条件下，它会以一个固定的转速工作。
这样就可以稳定输出动能。
一般来讲，其转速是由脉冲信号的频率和脉冲数来决定的，与负载并没有直接关联。
其原理就是电机接收到了单位信号后，就会转动一个固定的角度。
因为这是一种线性的关系，所以即使存在误差也并不会对其稳定的运行构成影响。
这是步进电机被应用广泛的主要原因，同时也是区别于其它类型电机的一个特点。
步进电机一般分为永磁式、反应式和混合式。
现阶段,二相混合式是最常被使用的，因为它的功能比较稳定，也能符合不同领域的要求。
市场上常见的BYG通用系列二相步进电机是圆形混合式步进电机,步距角一般为1.8，也就是说在接收到一个单位信号后，会转动1.8个单位的角度。
步进电机恒流驱动电路设计
计 算 机 测 量 与 控 制 ．２０１９．２７（５） 犆狅犿狆狌狋犲狉 犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋 牔 犆狅狀狋狉狅犾
· ２５５ ·
文章编号：１６７１ ４５９８（２０１９）０５ ０２５５ ０５ ＤＯＩ：１０．１６５２６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－４７６２／ｔｐ．２０１９．０５．０５６ 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ
０ 引 言
空间光学遥感器是实现空间对地观察的重要手段之一， 主要应用到天基光学预警、空间光学对抗等领域，具有重 要的应用价 值 。 ［１］ 步 进 电 机 由 于 它 的 开 环 控 制、 无 定 位 累 计误差等优点，广泛应用于光学遥感机构的控制中 。 ［２］
随着空间光学遥感器成像精度和实时性的提高，对机 构运行的平稳性和快速性有了更高的要求。在以往的航天 工程应用中，步进电机大都采用恒压的驱动方式，但是在 高频的运行条件下，由于受到电感和反电势等因素的影响， 使得相电流没能达到额定值便开始下降，相电流呈三角波 形，平均输 出 力 矩 降 低，步 进 电 机 甚 至 不 能 正 常 运 转， 无 法满足空间光学 遥 感 器 平 稳、高 速 运 行 的 使 用 要 求 。 ［３５］ 此 外，步进电机的恒压驱动设计需要串联较大电阻，使得串 联电阻分 得 了 大 部 分 的 电 压 和 功 率， 消 耗 了 较 多 的 电 能， 从而电机的转换效率明显降低。
本文针对恒１９ ０２ ２６； 修 回 日 期 ：２０１９ ０３ ２０。 作者 简 介 ：张 超（１９８７ ），男 ，黑 龙 江 人 ，硕 士 研 究 生 ，工 程 师 ， 主要从事空间遥感器机构控制方向的研究。
制的恒流 驱 动 电 路。功 率 放 大 部 分 以 电 机 驱 动 集 成 芯 片 ＬＭＤ１８２００ 为 核 心， 选 用 日 本 多 摩 川 步 进 电 机 ＴＳ３６４１Ｎ１Ｅ２。控制回路中不需要串联 较 大 的 分 压 电 阻，通 过采样电阻获得相电流的数值，利用滞环控制将电流限制 在一个合理的区间内，完成恒流驱动电路设计。实验结果 表明，恒流驱动电路电流的上升时间为０．２５ ｍｓ，是 恒压驱 动方式时间的１／４。恒流驱动电路能够达到２ｋＨｚ以 上的运 行频率，而原有的恒压 驱 动 电 路 最 高 运 行 频 率 不 足 １ｋＨｚ。 恒流驱动 电 路 避 免 了 能 量 的 过 剩，降 低 低 频 的 共 振 现 象， 同时改善高频的响应特性，满足了实时性的指标，可以在 航天、航空以及军事设备等对可靠性和快速性要求较高的 领域中广泛应用。
步进电机的驱动电路设计
机电一体化系统设计课程设计说明书设计题目步进电机的驱动电路设计目录一、步进电动机与L298N驱动电路 (1)二、Protel DXP2004 的学习过程及心得 (4)三、控制步进电机电路的制作 (7)四、雕刻电路板 (8)五、购买及焊接元器件 (8)六、编写程序 (9)一、步进电动机与L298N驱动电路1、步进电机的驱动步进电机是一种用电脉冲信号进行控制，并将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的控制电动机。
说通俗点，就是给一个电脉冲，步进电动机就转动一个角度或者前进一步，因此，步进电机也称脉冲电动机。
步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。
步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，因此非常适合于单片机控制。
步进电机的角位移或线位移量与电脉冲个数成正比，它的转速或线速度与电脉冲频率成正比。
在负载能力范围内这些关系不因电源电压、负载大小、环境条件的波动而变化。
通过改变脉冲频率的高低可以在很大范围内实现步进电机的调速，并能进行快速启动、制动和反转。
如图所示，当A相通正电压时，A相线圈将产生如图（a）所示的磁性，磁体将转至如图（a）所示的位置；当B相通正电压时，同理将迫使磁体转至如图（b）所示的位置，即转过一角度；当A相断电时，A相磁性消失，磁体将转至如图（c）所示的位置；当A相通反电压时，A相线圈将产生如图（d）所示的磁性，磁体将转至如图（d）所示的位置，这样便转过半圈。
周而复始，电机便转动起来。
电机的正反转由脉冲的给的顺序而定。
电压的正反向可由L298n实现，它的电路板电电路如下图所示：（插针P1可接步进电机的四根引脚，插针P2可接单片机的输出引脚。
）步进电机工作原理图采用L298N，则两相步进电机正转的控制逻辑如下表所示：2、恒压恒流桥式2A驱动芯片L298NL298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。
三相反应式步进电机驱动接口电路设计及应用
三相反应式步进电机驱动接口电路设计及应用步进电机是一种广泛应用于自动化领域的电动机，其以步进的方式驱动转子运动。
为了实现步进电机的精确控制，需要设计适当的驱动接口电路。
本文将介绍三相反应式步进电机驱动接口电路的设计原理和应用。
1.设计原理（1）功率电源：提供足够的电流和电压以供步进电机正常工作。
根据步进电机的规格和额定电流，选择合适的功率电源。
（2）电流控制电路：用于控制步进电机的绕组电流。
三相反应式步进电机的绕组电流方向与正相序的激励顺序相反，因此需要使用反向电流控制电路来控制绕组电流的方向。
（3）继电器：用于控制每个相位的电流接通和断开。
根据步进电机的控制信号，控制继电器的通断来激励每个相位。
接下来将详细介绍三相反应式步进电机驱动接口电路的具体设计和应用。
2.电路设计（1）功率电源：根据步进电机的额定电流和电压，选择合适的功率电源。
根据电源的输出电流和电压，设计相应的电源保护电路，如过流保护电路、过压保护电路等，以保证步进电机和电源的安全运行。
（2）电流控制电路：为了控制步进电机的绕组电流，需要设计合适的电流控制电路。
常用的电流控制电路有恒流驱动电路和恒压驱动电路。
在设计恒流驱动电路时，可以使用电阻、电流反馈和运算放大器等元件来实现。
（3）继电器：根据步进电机的控制信号，选择合适的继电器来控制每个相位的电流接通和断开。
通常使用单刀双掷继电器，一个刀片控制相位A/B的接通和断开，另一个刀片控制相位B/C的接通和断开。
3.应用在自动控制系统中，三相反应式步进电机驱动接口电路通常与微处理器、编码器和传感器等组件配合使用，实现对步进电机的精确位置和速度控制。
在机械加工方面，三相反应式步进电机驱动接口电路通常与数控系统配合使用，实现对机床、切割设备等的自动化控制。
在医疗设备领域，三相反应式步进电机驱动接口电路通常应用于输液泵、医用机械手等设备，通过准确的步进驱动，实现对药液输送和机械手臂运动的控制。
综上所述，三相反应式步进电机驱动接口电路的设计和应用在各个领域具有广泛的应用和重要的意义，通过科学合理的设计和使用，可以提高自动化生产水平和系统性能。
三相反应式步进电机驱动接口电路设计及应用
三相反应式步进电机驱动接口电路设计及应用步进电机是一种常见的可控电机，具有精确定位、转速可调、高转矩等特点，广泛应用于机器人、自动控制、数码设备等领域。
步进电机的驱动接口电路设计及应用十分重要，下面我们来详细探讨。
一、步进电机驱动接口电路设计1.电源驱动电路：步进电机通常需要外部电源供应，可以采用直流电源或者脉冲电源进行驱动。
直流电源一般要求电压稳定，电流大。
脉冲电源则需要通过脉冲信号来驱动电机。
2.信号输入电路：为了控制步进电机的转动，需要提供脉冲信号。
脉冲电平可以通过逻辑电平（如TTL）或者模拟电平（如±10V）来实现。
通常采用驱动芯片或者控制器来提供脉冲信号。
3.驱动芯片：为了方便驱动步进电机，可以使用专门的驱动芯片，如L293D、ULN2003等。
这些芯片具有电流放大功能，可以通过控制输入脉冲信号驱动电机。
4.驱动方式：步进电机的驱动方式有很多种，如全步进、半步进、微步进等。
全步进是指每次脉冲信号驱动电机转动一个步距角，半步进是指每次脉冲信号驱动电机转动半个步距角，微步进是指通过改变脉冲信号的幅值和频率，使电机可以在一个步距角内有很多个等分位置。
根据具体应用需求选择合适的驱动方式。
5.保护电路：步进电机在工作过程中可能会遇到一些异常情况，如过电流、过压、过热等。
为了保护步进电机，可以在驱动接口电路中添加保护电路，如过流保护、过压保护、温度保护等。
这些保护电路可以减少电机的损坏。
二、步进电机驱动接口电路应用1.机器人：步进电机在机器人领域中广泛应用，用于控制机器人的运动。
通过合理设计步进电机驱动接口电路，可以实现机器人的精确定位和高速运动。
2.自动控制：步进电机可以用于自动控制系统中的位置和速度控制。
通过驱动接口电路，可以实现自动控制系统对步进电机进行精确的控制。
3.数码设备：步进电机常用于数码设备中，如打印机、扫描仪等。
通过合理设计步进电机驱动接口电路，可以实现数码设备的高速运动和精确定位。
步进电动机恒流斩波驱动器的设计
３１ ５
在 正常 情况 下 ， 过 尺 。， ， ， ， 开关 管 Ｂ 导 通 ， Ｅ 通 尺。 Ｄ 。 Ｄ。 使 。 Ｇ。 。 Ｅ 经过 Ｂ ， 。 成 Ｅ ’ Ｇ 。 尺。 。 形 对 驱 动 电路供 电 ．此 时 ，Ｃ 。 脚 ３输 出高 电平 ， Ｇ 。 Ｉ 的 。 Ｂ 截止 ， 也 截 止 ． 通过 尺 。 尺 。 。 ＫＰ 。 。 Ｅ’ 与 分 。 压 使 Ｂ 导 通 ， Ｍ 。 ， 明 电路处 于 “ Ｇ。 Ｉ 。 亮 表 工作 状 态 ” ．
的控 制 执行 元 件 ．步进 电机 驱 动 系统 的性 能 及稳 定性 ， 接 影 响着 设 备 的 运行 控 制 精 度 和 可 直
靠性 。本 文 设计 的步 进 电机 斩波 驱 动 电路 ， 思路新 颖 、 能稳 定 ． 性
１ 供 电 电 源
我们 所 设 计 的 电机 斩 波 驱动 电路 原 理 框 图 （ 维 三相 六拍 步 进 电 动机 驱 动 ） 如 图 １ 示 二 ， 所
图 ２
驱 动 电 路 原 理 图
２ ２ 工 作 原 理 ㈨ ．
当相 绕 组 没 有 通 电 时 ，Ｃ ｏ的脚 ２检 测 到 低 电 平 ， ３输 出高 电平 ， 。， 与 尺 。 成 Ｉ。 脚 Ｄ。 Ｄ 。 。 。 组 “ ” Ｉ － 的脚 ３为 高 电平 ， 接 口送 出的 控制 脉 冲可 以 到达 Ｂ 。 这 时 ， Ｇ 导 通 ， Ｇ 。 与 门．Ｃ ｏ － 则 Ｇ。 ． 。 Ｂ 。 Ｂ
零 ， Ｇ缁截 止 ， Ｍ 暗 ， Ｇ 。 通 ， Ｍ 亮 ， Ｂ Ｉ Ｂ 导 Ｉ 。 指示 “ 护” ． 保
２ 驱 动 电路 设 计
２ １ 驱 动 电 路 ．
整 个 电路 ， 由控 制脉 冲输 出 电路 、 电气 隔离 、 预放 大 推动 级 、 波 电路 及 功 率驱 动轿 电路组 斩 成． 其框 图如 图 ２所示 （ 每相 绕组 都 有一 套 ） 电路 图如 图 ３ 示 ． ， 所
步进电机驱动电路设计
步进电机驱动电路设iti耍隧着数字化技术发展，数字控制技术得對了广泛而深入的应用。
步进电机是一种将数字信号直接转换成轴位務或线位務的控制腿动元件,具有快速起动和停止的特点。
S 为步进电动机组成的控翎系统结构简单，价招低廉，性能上能满足工业腔制的基本要求, 所以广泛地应用于手工业自动控翎、数控机床、组合机床、机器人、il算机外围设备、照相机，投影仪、像机、大型望远镜、卫星天线定位系貌、医疗器件以员各种可腔机MIR等等。
直流电机广泛应用于it算机外围设备（如硬盘、軟盘和光盘存棒器）、家电产品、医疗器械和电动车上,无刷直流电机的转子部普遍使用永龜林料组成的磁鋼, 并且在航空、航天、汽车、精密电子等行业也被广泛应用。
在电工设备中的应用，除了直浦电磁铁（直济继电器、直滾接触器等）外，最重要的就是应用在直济废转电机中。
在发电厂里，同步发电Hl的助脱机、蓄电池的充电HI 等，都是直流发电Hl；錯炉给粉机的原动机是直流电动机。
此外,在许多工业部门，例如大塑轧鋼设备、大型精密机床、矿井卷畅机、市电车、电缆设备要求严怡线速度一致的地方等，通常都果用直流电动机作为原动机来isaji作机械的。
直逍发电机通常是作为直流电源，向负裁输岀电能；a 潦电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作，向负我输出机械能。
在控初系坑中, 直潦电机还有其它的用迩，例如测速电机、何服电机等。
他们都是利用电和磁的相互作用来实现向机械能能的转换。
介鉛了步进电机和直流电机原理及其驱动程序控初控制模块，通11 AT89S52单片机及脉冲分配器（R林逻辑转换器）L298完成步进电机和宜流电机各种运行方式的控制。
实现步进电机的正反转速18控制并且显示数振。
整个系筑果用模快化设计，结枸简单、可靠,通il按建控制，操作方便，节省成本。
关鍵词:步进电机，单片机控制,AT89S52, L297, L2981步进电动机11.1步进电机简介11.2步进电机分类22步进电机工作原理32. 1步进电HI结构32. 2步进电机的旋转方武3 3设计原理53.1硕件电路组成53.2步进电机控制电路53.2.1廿数器工作模成63.2.2定时器工作模式6 4步进电机驱朋电路设it 74.1驱动芯片L29774.2驱动芯片L29884.3權盘电路94.4显示电路105步进电机控制程序11 总给14致15参考文151步进电动机1.1步进电机简介步进电动#1是一种稱电脉冲信号转換成角位務或线位務的精密执行元件,由于步进电机具有控制方便、体枳小等特点,所以在数控系统!自动生产线!自动灿表!绘图机和计算机外围设备中需到广泛应用。
五相步进电机全数字恒流驱动系统设计
出 了一种 五相 混合 式步进 电机简单 实用 的控 制方 法 。并且 通 过 单 片 机 和 复 杂 可 编 程 逻 辑 器 件
（ Ｐ Ｄ） Ｃ Ｌ 的合 理配 合 ， 化 了系 统结 构 ， 简 提高 了 系 电流 调节 电路 和逻辑综 合 电路为 控制 系统 的
维普资讯
控制 与应 用技术 Ｅ Ｃ ＭＡ
迫乖 乙与粒 制 应 用２ ０，４ １ ０７３ （ ）
五 相 步 进 电机全 数 字恒 流 驱 动 系统设 计
李 颖 ， 刘 景林 ， 杨永 亮 ， 王 超
（ 北工业 大 学 ，陕 西 西安 西
Ｌ ｔｇ， ｕＵ Ｊｎ — ｎ， Ｙ ｌ ｎ Ｙ ｉｇ ｌ ＡＮＧ Ｙ ｎ —ｉｎ ＷＡ ｈ ｏ ｉ ｏ ｇ ｌ ｇ， ａ ＮＧ Ｃ ａ
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关键 词 ： 相 步 进 电 机 ； 动 系统 ； 波 恒 流 控 制 ： 字 闭环 控 制 五 驱 斩 数 中 图分 类 号 ： Ｍ ０ ． ： Ｍ３３ ６ 文 献 标 识 码 ： 文章 编号 ：６ ３６４ （０ ７ 叭 － ２ －４ Ｔ ３ １２ Ｔ ８ ． Ａ １７ －５ ０ ２０ ） ０ ６０ ０
原理 框 图如 图 １ 示 。 所
脉冲输入
电流 设 定
控制方便 、 运行可靠 、 定位精度高等优点 ， 在工业 领域广 泛应 用 ， 在一 些 高 精 度 的仪 器 仪 表 中 也越
来 越多地 采用 步进 电机 驱动 。步进 电机 的驱 动控
高低压恒流斩波步进电机驱动器设计
高低压恒流斩波步进电机驱动器设计目录第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 课题研究背景及意义 (2)1.2.1 课题背景 (2)1.2.2 课题目的及意义 (3)1.3 研究现状 (3)1.3 研究内容 (6)2 系统整体设计 (7)2.1 系统总体设计 (7)2.2 器件选型 (8)2.2.1 单片机 (8)2.2.2 大功率开关管 (12)2.2.3 显示模块 (12)2.2.4 光栅位移传感器 (13)3 系统硬件设计 (14)3.1 单片机外围电路 (14)3.1.1 时钟电路 (14)3.1.2 复位电路 (14)3.2 键盘电路 (15)3.3 驱动电路 (16)3.4 显示电路 (17)3.5 光栅尺信号处理电路 (17)4 系统软件设计 (19)4.1 编程语言选择 (19)4.2 程序开发环境 (19)4.3 系统主程序设计 (20)4.3.1 单片机主程序 (20)4.3.2 按键及中断程序设计 (20)4.3.3 显示程序 (21)4.3.4 PID控制算法 (23)5 系统测试 (25)5.1 系统调试 (25)5.2 硬件调试 (25)6 总结 (27)参考文献 (28)致谢 (29)第1章绪论1.1 引言步进电机是将电脉冲信号转换成角位移或直线位移的执行元件[1]，其角位移量或线位移量与输入的脉冲数目成比例，速度与脉冲的频率成比例，方向取决于对步进电机各相绕组所加脉冲的顺序。
因此，步进电机可以在数字控制系统中作为数字-模拟转换元件，也可以作为驱动电动机带动机械结构或其它负载装置产生一定的位移或速度。
由于步进电机的位移量与输入的脉冲数量严格成正比，步距误差不会长期积累，所以无需配备位置传感器或速度传感器，就可以容易地实现比较精确的位置控制和速度控制。
因为是直接进行开环控制，所以整个系统简单廉价。
步进电机起动、停止、正反转及变速等易于控制，响应性好。
另外步进电机无刷，电机本体部件少，可靠性高，寿命长。
步进电机驱动电路
02
步进电机驱动电路设计要素
驱动电路的组成及工作原理
驱动电路的组成
• 电源模块：为驱动电路提供稳定的电压和电流 • 控制模块：接收控制信号，控制电流的方向和大小 • 驱动模块：将控制信号转换为驱动电流，驱动电机运行
驱动电路的工作原理
• 控制模块根据输入的控制信号生成驱动信号 • 驱动模块根据驱动信号产生相应的驱动电流，驱动电机运行 • 电源模块为驱动电路提供稳定的电压和电流，保证电路正常工作
04
步进电机驱动电路在实际应用中的注意事项
驱动电路与步进电机的匹配问题
驱动电路与步进电机的匹配原则
• 度要求选择合适的驱动电路
驱动电路与步进电机的匹配方法
• 通过实验和计算确定最佳匹配方案 • 参考产品手册和应用案例进行匹配
驱动电路的控制策略与优化
未来应用场景的拓展
• 在智能家居、机器人等领域的应用 • 在航空航天、武器装备等领域的应用
未来驱动电路的设计方向
• 高性能、高效率、高可靠性的驱动电路设计 • 绿色环保、节能减排的驱动电路设计
CREATE TOGETHER
DOCS
谢谢观看
THANK YOU FOR WATCHING
模块化驱动电路的优势
• 便于维护和升级 • 提高设计灵活性，易于扩展
新型驱动技术与控制方法的研究与应用
新型驱动技术
• 永磁同步电机等高效电机的研究与应用 • 无刷直流电机等环保电机的研究与应用
新型控制方法
• PID控制等先进控制算法的研究与应用 • 模糊控制等人工智能技术的研究与应用
步进电机驱动电路在未来应用场景的拓展
双极性驱动电路的优缺点
• 优点：驱动能力强，能实现正反转控制 • 缺点：结构较复杂，成本较高
三相步进电机驱动电路设计
三相步进电机驱动电路设计一、引言步进电机是一种将电脉冲信号转换为机械转动的电动机，具有结构简单、定位精度高、起动停止快的特点，被广泛应用于数控机床、机器人、自动化设备等领域。
本文将介绍三相步进电机驱动电路的设计。
二、驱动原理三相步进电机的驱动原理基于磁场交替作用的原理，通过控制电流的改变，使电机在不同的磁场中转动。
它分为两种驱动方式：全、半步进驱动。
全步进驱动方式中，步进电机每接收一个脉冲信号就转动一个步距，而在半步进驱动方式中，步进电机每接收一个脉冲信号就转动半个步距。
本文以全步进驱动为例进行设计。
三、电路设计1.电源电路：步进电机驱动电路需要一个稳定的直流电源，通常使用电容滤波器和稳压电路来提供稳定的电压输出，保证电机正常工作。
2.脉冲发生及控制电路：脉冲发生电路产生脉冲信号，用于控制步进电机的转动。
常用的发生电路有震荡电路和微处理器控制电路。
本文以震荡电路为例，通过计算电容充放电时间确定震荡频率。
3.驱动电路：驱动电路是步进电机的核心，它将脉冲信号转换为电流控制信号，控制步进电机的转动。
常用的驱动方式有双H桥驱动和高低电平驱动。
本文以双H桥驱动为例进行设计。
4.电流检测和反馈电路：为了控制步进电机的转速和转矩，需要对电机的电流进行检测和反馈。
常用的检测电路有电阻检测和霍尔效应检测。
通过检测电流大小，可以调节驱动电流，以达到控制步进电机的效果。
5.保护电路：为了保护步进电机和驱动电路的安全，需要设计相应的保护电路。
常见的保护电路有过流保护电路、过热保护电路和短路保护电路等。
四、总结本文介绍了三相步进电机驱动电路的设计。
通过合理设计电路，可以实现对步进电机的控制和保护，提高步进电机的运行效果和寿命。
未来，可以进一步研究和改进三相步进电机驱动电路的设计，以满足更高精度、更高速度的步进电机应用需求。
扫描器步进电机驱动电路设计
扫描器步进电机驱动电路设计一、专用集成驱动芯片DRV8811步进电机驱动电路设计专用步进电机集成驱动模块DRV8811由需求分析可知，设计两相步进电机驱动电路，采用恒流驱动方式，相驱动电流0.4～3A，且可调节。
目前常用的专用集成步进电机驱动芯片TA8435由于其峰值电流只能达到2.5A，故不能满足相应的设计需求。
在本文中，采用了德州仪器（TI）的高性能专用集成步进电机驱动芯片DRV8811设计步进电机的驱动电路。
该芯片可以十分方便的为扫描器、打印机及其他一些自动化设备的运动执行单元—步进电机提供集成驱动方案，并且设计电路及其简单易行。
DRV8811步进电机专用集成驱动芯片，内部集成了两路H桥驱动电路，适用于两相步进电机的驱动，支持8V～38V输入电压，最宽温度范围为－60°～150°，输出电流峰值可达6A，完全满足设计的需求。
DRV8811步进电路驱动电路设计在详细设计驱动电路之前，需要首先了解DRV8811的内部结构图，在此基础上才能完善设计。
电流检测—恒流斩波参数选择设计DRV8811的内部恒流斩波PWM模块中，采样电阻的输入经过了一个8倍的放大器。
故参与比较的电压为采样电压的8倍。
设步进电机定子绕组上的电流为CHOPI，ISENA和ISENB引脚外接的电阻阻值均为ISENR。
第8引脚VREF外接电压为REFV，则当斩波电路实现恒流输出时，应用如下关系式。
RCA 和RCB两个引脚外接的电阻和电容决定了恒流斩波电路的PWM的脉冲周期，设该引脚外接的并联的电阻值为R，电容值为C，则PWM 恒流斩波的周期为因此可以通过合理设置电阻R，电容C的值来设置PWM恒流斩波的周期。
细分电路设计DRV8811集成步进电机驱动芯片可以十分方便的用来配置步进电机的细分方式。
与细分方式相关的引脚为USM0，USM1——12，13。
本设计中采用拨码开关硬件配置细分方式。
方向控制设计DRV8811有一个步进电机运行方向控制引脚DIR—3，该引脚电平状态不一样时对应的步进电机的旋转方向相反。
步进电机的恒电流驱动电路原理
步进电机的恒电流驱动电路原理
恒电流斩波器的原理如下图所示，额定电流或设置的驱动电流值为I0时，加电压在绕圈上，若超过所设定的电流值I0，则把所加的电压V关断，使电流削减，若低于所设定的电流值I0，则把所加电压V打开，使电流再增加至所设定的电流值I0……如此反复，使I0为恒定电流。
左图中，V以及I表示1相关断的电压、电流，1相电压加到t1秒时间区间。
假如步进电机低速转动时，不用恒电流斩波器驱动，当流过电机线圈的电流超过额定电流时，电机会产生很高的温升，有可能会烧毁。
在高速运行时，1相绕组电压所加的时间若在左图的t0以下，使电源不能保证供应设定的电流I0值，此时变成恒压驱动。
即在高速运行中，有斩波才能变成恒电流驱动。
电流测量值与设定电流I0相对应的基准电压Vr用差动放大器比较，使其达到设定的电流值，施加到电机的电压斩波器的掌握端。
此处，恒电流斩波电路使用恒电压电路。
同一步进电机的恒电压与恒电流脉冲频率-转矩特性曲线比较如下图所示。
两者在同一额定电流约10pps以内时，具有相同的转矩，但低速时恒电流斩波驱动器产生转矩较大。
稳态电流值两者虽然相同，但由于恒电流斩波驱动器其电流上升快，所以其值略高于平均电流值，使用
上需要留意上述问题。
电机驱动电路设计与实现
电机驱动电路设计与实现电机驱动电路的设计与实现涉及到电机控制系统的各个方面，包括电源部分、驱动电路、控制算法等。
下面是设计与实现电机驱动电路的一般步骤和考虑因素：1. 确定电机规格：确定电机的类型（直流电机、步进电机、交流异步电机等）。
获取电机的额定电压、额定电流、转速等技术参数。
2. 电源设计：根据电机的额定电压，设计合适的电源电路，考虑电源的稳定性和电流输出能力。
使用适当的电源滤波和稳压电路，以减小电源对电机驱动系统的干扰。
3. 驱动电路设计：选择适当的电机驱动器，可以是经典的电机驱动芯片，如H桥驱动器，也可以是现代的数字信号处理器（DSP）或者嵌入式微控制器。
根据电机类型和规格，设计相应的电机驱动电路，包括功率放大器、保护电路、过流保护等。
4. 控制算法设计：确定控制策略，例如速度控制、位置控制等。
实现控制算法，可以采用经典的PID控制，也可以使用先进的矢量控制算法，具体选择取决于应用需求和性能要求。
5. 电机保护：添加必要的保护电路，例如过流保护、过温保护、过压保护等，以确保电机和电路的安全运行。
6. 反馈系统：根据需要，添加位置或速度反馈系统，以提高控制的准确性和稳定性。
常见的反馈器件包括编码器、霍尔传感器等。
7. 调试和测试：在设计完成后，进行电机驱动系统的调试和测试。
逐步验证电机的正常工作，检查控制系统的性能。
通过实际测试调整控制算法参数，确保系统在各种工作条件下都能稳定运行。
8. 效能优化：对电机驱动系统进行效能优化，包括功率因数校正、能量回收等，以提高系统的能效。
以上步骤的具体实施可能因电机类型和应用场景而异，因此确保充分了解电机特性和应用要求是设计成功的关键。
在设计过程中，使用模拟仿真和实际测试相结合，以确保系统的稳定性和可靠性。
步进驱动器控制电机抱闸驱动电路的制作方法
步进驱动器控制电机抱闸驱动电路的制作方法
1. 首先准备所需的材料和工具，包括步进驱动器、电机、抱闸电磁铁、电路板、导线、电阻、二极管、电容等。
2. 将电路板放在工作台上，确保其平整和稳定。
3. 根据步进驱动器的接线图，将步进驱动器连接到电路板上。
接线图中会标明驱动器的输入和输出端口，需要将其和电路板的对应接口相连。
4. 将电机连接到步进驱动器的相应输出端口上。
确保连接的稳固性和正确性。
5. 将抱闸电磁铁连接到电路板的输出端口上，以实现对抱闸装置的控制。
6. 添加适当的电阻、二极管和电容到电路中，以保护电路和电子元件的稳定工作。
7. 检查电路连接是否正确，并对电路进行必要的修正和调整。
8. 使用万用表或示波器等测试工具，检验电路的工作状况和性能。
9. 如果一切正常，将电路板安装到恰当的外壳中，以保护电路和组件，并将其连接到所需的电源和控制信号源上。
10. 进行最终测试和验证，确保电机和抱闸装置能正确地根据步进驱动器的控制信号工作。
以上是步进驱动器控制电机抱闸驱动电路的制作方法的基本步骤，具体操作需根据具体的步进驱动器和电机抱闸装置的参数和要求进行调整和实施。
在制作过程中要注意安全和正确的处理电路和电子元件，避免短路和过载等问题的发生。
步进电机控制驱动电路设计
步进电机控制驱动电路设计一、任务步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件，它在速度、位置等控制领域被广泛地应用。
但步进电机必须由环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。
设计一个三相步进电机控制驱动电路。
二、要求1．基本要求1）时钟脉冲产生电路，能实现步进电机的正转、反转、手动（点动）和自动控制；2）用IC设计一个具有“自启动”功能的三相三拍环形分配器；3）能驱动三相步进电机的功放电路。
使用的是三相步进电机，工作相电压为12V2．发挥部分1）设计的环形分配器可实现“三相单三拍”、“三相双三拍”和“三相六拍”的多工作方式选择；2）完成步进电机供电电源电路设计；3）其它创新。
操作说明(与实际电路相对应):（从上到下依次）（从左到右）短路环： 1 2 3 4 开关：1 4 工作模式：断开接通断开接通0 0 三相单三拍正转断开接通断开接通0 1 三相单三拍反转断开接通断开接通0 0 三相六拍反转断开接通断开接通0 1 三相六拍正转接通断开接通断开0 0 三相双三拍正转接通断开接通断开0 1 三相双三拍反转注意：按键按下为0 向上为1如果在工作时有异常情况请按复位键调节变阻器2可以调节速度的大小摘要本设计采用自己设计的电源来给整个电路供电，用具有置位，清零功能的JK触发器74LS76作为主要器件来设计环行分配器，来对555定时器产生的脉冲进行分配，通过功率放大电路来对步进电机进行驱动，从而来完成题目中的要求。
并且产生的脉冲的频率可以控制，从而来控制步进电机的速度，环形分配器中具有复位的功能，在对于异常情况可以按复位键来重新工作。
本系统具有以下的特点：1．时钟脉冲产生电路，能实现步进电机的正转、反转、手动（点动）和自动控制；2．具有“自启动”的功能。
3．可以工作在“三相单三拍”、“三相双三拍”和“三相六拍”的多工作方式选择的状态下。
4．具有复位的功能。
（创新）5．具有速度可变的功能。
步进电机控制电路的设计
步进电机控制电路的设计步进电机控制电路的设计是将步进电机与控制电路相结合，实现对步进电机的精确控制。
步进电机是一种将电信号转化为机械运动的装置，其特点是可以按照一定的步骤进行旋转，每次进行一个步进角度，因此在一些需要精确控制位置和角度的应用中被广泛使用，如打印机、CNC机床等。
步进电机通常由两相或多相线圈组成，通过对线圈进行电流控制，即可控制步进电机的旋转。
因此，步进电机控制电路的设计关键在于如何提供正确的电流，以及确定步进角度和旋转方向的控制信号。
一般而言，步进电机控制电路包括电源供电部分、电流驱动部分和控制信号部分。
首先是电源供电部分，该部分主要负责向步进电机提供工作所需的电源。
一般使用直流电源供电，可采用电源适配器或者电池作为电源供应。
需要根据步进电机的额定电压和电流来确定电源的选择。
接下来是电流驱动部分，该部分主要通过对线圈施加恰当的电流来控制步进电机的旋转。
常见的电流驱动方式有恒流驱动和恒压驱动。
常见的电流驱动芯片有A4988、DRV8825等。
在电流驱动部分的设计中，需要根据步进电机的参数和控制需求选择适当的电流驱动方式和芯片，以及合适的电流限制和细分设置。
最后是控制信号部分，该部分主要负责向电流驱动部分提供步进角度和旋转方向的控制信号。
通常是通过微控制器或其他控制器来生成控制信号。
具体是通过控制信号的脉冲个数和频率来控制步进电机的旋转。
一般而言，在步进电机控制电路设计中，需要考虑控制信号的产生方式、信号传输、信号与驱动芯片之间的匹配等问题。
为了提高步进电机的运动精度和稳定性，还可以考虑加入位置反馈和闭环控制等技术。
位置反馈可以通过加入编码器等装置，实时监测步进电机的位置，并根据实际位置进行反馈和调整。
闭环控制可以通过将反馈信号与预期位置进行比较，并根据差异来调整控制信号，以实现更精确的控制。
综上所述，步进电机控制电路的设计是一个涉及多个方面的工程，需要综合考虑步进电机的特性，电流驱动的选择和设置，控制信号的生成和传输，以及可能的位置反馈和闭环控制等问题。
步进电机斩波恒流驱动原理
如图3: T1 是一个高频开关管。
T2 管的发射极接一个电流取样小电阻R。
比较器一端接给定电压uc, 另一端接R 上的压降。
控制脉冲ui为低电平时, T1 和T2 均截止。
当ui为高电平时, T1 和T2 均导通, 电源向电机供电。
由于绕组电感的作用, R 上电压逐渐升高, 当超过给定电压uc, 比较器输出低电平, 与
门因此输出低电平, T1 截止, 电源被切断, 绕组电感放电。
当取样电阻上的电压小于给定电压时, 比较器又输出高电平, 与门输出高电平, T1 又导通, 电源又开始向绕组供电, 这样反复循环, 直到ui又为低电平。
因此: T2 每导通一次, T1 导通多次, 绕组的电流波形为锯齿形, 如图4 所示, 在T2 导通的时间里电源是脉冲式供电( 图4 中ua波形) , 所以提高了电源效率, 而且还能有效抑制共振。
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步进电机恒流驱动电路设计
发表时间：2019-11-27T10:18:49.953Z 来源：《中国西部科技》2019年第23期作者：黄志良
[导读] 经济在快速的发展，社会在不断的进步，针对步进电机在恒压驱动控制中，高频条件下容易出现电机失步，造成无法正常运转的情况，设计了基于ＬＭＤ１８２００的电流滞环驱动电路；通过对步进电机功率放大器电路的常见形式进行研究，分析恒压与恒流驱动电路设计上的差异，理论上推导恒流驱动稳定电流及波动频率等特性；利用Ｍａｔｌａｂ仿真对比恒流与恒压驱动电路相电流的上升速度，说明两种方式下平均输出力矩以及运行频率情况；以电
黄志良
东莞市恒越实业有限公司
摘要：经济在快速的发展，社会在不断的进步，针对步进电机在恒压驱动控制中，高频条件下容易出现电机失步，造成无法正常运转的情况，设计了基于ＬＭＤ１８２００的电流滞环驱动电路；通过对步进电机功率放大器电路的常见形式进行研究，分析恒压与恒流驱动电路设计上的差异，理论上推导恒流驱动稳定电流及波动频率等特性；利用Ｍａｔｌａｂ仿真对比恒流与恒压驱动电路相电流的上升速度，说明两种方式下平均输出力矩以及运行频率情况；以电机驱动集成芯片ＬＭＤ１８２００实现两种驱动方式的硬件电路，分别对型号ＴＳ３６４１Ｎ１Ｅ２的负载电机进行测试；在不同的运行频率下，根据两种驱动电路的相电流以及运行状态，验证步进电机恒流驱动电路设计满足空间光学遥感器机构控制的要求。
关键词：步进电机；ＬＭＤ１８２００；恒流驱动
引言
步进电机是广泛用于计算机控制系统和计算机外部设备的驱动元件.步进电机使用脉冲电流驱动,利用环形脉冲分配器给各绕组分配驱动脉冲,每向环形分配器输入1个脉冲,步进电机绕组的通电状态改变一次,电机的转子转过1个步距角.步进电机的运行性能例如运行频率、输出力矩等,除受电机自身性能的影响外,还直接受驱动器的制约.步进电机伺服系统具有价格低、简单、可靠等交直流伺服系统无法比拟的优点,但由于它的运行速度低、驱动器效率低和发热量大等缺点,使它的使用范围受到限制.随着现代电力电子技术、微电子技术特别是微处理器技术的发展,为步进电机驱动器性能的提高提供了条件,使步进电机驱动器的性能有了很大提高,从而使传统的步进伺服系统得到了广泛的应用.
1步进电机的控制系统结构
1.1DSP简介
DSP即数字信号处理器，是一种专门用来实现各种数字信号处理算法的微处理器。
文中选用TI公司的TMS320F2812作为主控制芯片，片内集成了丰富的外设模块，简化了系统的硬件设计；快速的中断处理能力和硬件I/O支持，保证了系统实时响应的能力；片内具有快速RAM同时采用改进的哈佛总线结构，可以通过独立的总线对多个存储器进行并行访问而且可同时完成获取指令和数据读取操作。
与常用的16位单片机相比，DSP可用于复杂的数字信号算法处理，在实时性和灵活性上以及高速的数据处理能力上有着明显的优势。
1.2恒压驱动原理
恒压驱动结构上将三极管与电机的绕组串联，控制信号连接到三极管的基极，通过控制三极管的导通和关断实现电机的换向控制，保证电机的正常运动。
当通电时控制电压加载在电机绕组两端，会造成稳态电流值过大，超过电机正常运转的电流范围，因此需要在回路中串联分压电阻，保证电流稳态时达到额定值。
2恒压与恒流控制系统设计
2.1恒压驱动电路设计
ＬＭＤ１８２００提供双极性驱动方式和单极性驱动方式。
双极性的驱动方式利用方向控制ＤＩＲ信号的占空比控制加载电压的正负，当占空比为５０％时，输出电压为０Ｖ；占空比大于５０％时，输出电压为正；反之，输出电压为负。
单极性的驱动方式根据方向控制ＤＩＲ信号的高低电平判断加载电压的正负，控制电流的流向，输出电压的幅值由ＬＭＤ１８２００的ＰＷＭ信号占空比决定。
2.2PWM恒流控制
PWM恒流控制方式针对线性恒流方式的缺点作了改进.主控制管使用功率场效应管,通过1个PWM控制器进行控制.IG是电流给定,IF信号是电流反馈信号,PWM控制器依据电流误差EI=IG-IF调节输出脉冲的宽度,也就是调整功率控制晶体管BGA的导通与截止的比例,从而控制电机绕组中的电流.PWM方式下的电流波形见图6.其中粗实线为PWM方式电流波形,虚线为不受控时的电流曲线,细实线为线性方式的电流曲线.线性恒流方式与PWM方式回路时间常数和电源电压相同,因此,绕组电流上升率基本相同,由于PWM方式的功耗小,它可以取更高的峰值电流,因此可以做到t1 2.3步进电机的位置检测
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在非超载情况下，步进电机驱动器接收一个脉冲信号就按预定方向驱动步进电机转动一个固定角度。
DSP2812中事件管理模块的定时器和比较单元可用来产生两路电机所需的位置信号脉冲。
当DSP事件管理器EV的捕获单元QEP模块被使能，与步进电机同轴转动的光电编码器产生的相差四分之一周期的正交脉冲序列被作为事件管理器中计数寄存器的时钟源，从而获得光电编码器反馈的脉冲个数。
事件管理器的计数器寄存器会在正交脉冲的每个跳变沿按照脉冲捕获的先后顺序进行定向的计数增减，进而确定步进电机的转向和电机转过角度。
电机相对于初始位置的角度为： n为计数寄存器的当前值，n1为计数寄存器的初始值，L为光电编码器线数。
恒流驱动电路中，绕组上不需要串联分压电阻。
ＬＭＤ１８２００的８脚输出电流取样信号，可以按比例输出相电流的数值，比例关系为３７７μＡ／Ａ。
通过将输出电流匹配合适采样电阻进行电流反馈，转成电压值进行反馈以实现恒流控制。
根据ＬＭＤ１８２００使用手册的要求，匹配后的输出电压不得超过１２Ｖ，设计上在相电流达到额定值０．９５Ａ时，反馈电压为７．９Ｖ。
电流滞环控制电路主要由ＬＭ１３９组成，四路独立的低功率高精度电压比较器，供电电压最高为３０Ｖ。
恒流驱动需要设置合理的滞环宽度，环宽过大，跟踪性能无法保证，控制效果差，失去了恒流驱动的意义；反之，对功率器件的开关进行频繁的导通与关断操作，严重影响开关管的寿命，
功率器件发热严重，并且可能导致系统的不稳定。
通过Ｍｕｌｔｉｓｉｍ对电流滞环控制电路进行仿真，电路原理图如图1所示。
根据测试结果，当电流过大，反馈电压超过上限值８．１Ｖ时，滞环电路输出０Ｖ，则ＬＭＤ１８２００的占空比ＰＷＭ信号为低电平，相电压输出幅值为０；当电流过小，反馈电压低于下限值７．６Ｖ时，滞环电路输出＋５Ｖ，则ＬＭＤ１８２００的占空比ＰＷＭ信号为高电平，相电压输出为功率电压＋２４Ｖ。
通过电流滞环电路，实现了步进电机的滞环恒流驱动控制。
结语
本文针对空间光学遥感器应用中，利用恒压驱动的步进电机在高频运行条件下，出现无法正常运转的情况，设计了基于ＬＭＤ１８２００芯片的恒流驱动电路。
通过Ｍａｔｌａｂ仿真分析得出恒流驱动电路的电流上升斜率大，在电机型号ＴＳ３６４１Ｎ１Ｅ２的测试条件下，达到稳态电流的时间为０．２５ｍｓ，是恒压驱动电路时间的１／４。
从实验结果可以看出，在１ｋＨｚ的运行频率下，恒压驱动电路电流波形接近于三角波，电机无法正常运转，而恒流驱动电路可以达到２ｋＨｚ以上的运行频率。
利用恒流驱动电路进行设计，电流的上升速度更快，步进电机可以获得更高的匀速运行频率。
通过滞环控制将电流限制在合理的范围内，既保证了控制跟踪性能，又防止系统出现不稳定的状态，高频响应特性也得到明显改善，满足了空间光学遥感器对机构运行快速性和平稳性的要求。
参考文献
［１］李婧，金占雷．两相步进电机单极性细分驱动器的实现［Ｊ］．控制与应用技术，２０１２，３９（３）：１４－１８．［２］蔡洪宝，侯远龙，高强．基于ＴＣ１００２的两相混合式步进电机细分驱动器设计［Ｊ］．机械制造与自动化，２０１７，４６（３）：２１５－２１９．。