DS步进电机驱动电路

步进电机驱动电路讲解

打印机的字车电机、走纸电机、头间隙控制电机大多采用步进电机。步进电机具有控制精度高，控制方便的特点。只要通过控制步进电机转动的步数，就可以控制步进电机的转动角度实现对纸张移动、字车移动定位、打印头间隙的精确控制。

步进电机的驱动主要有以下三点：

1)由cpu产生4相控制信号，这4个相位控制信号的相位顺序不同，将控制电机正向或反向转动。输出相位信号

脉冲的个数来控制步进电机转动的角度。

2)通过控制电机驱动电流的大小来控制转动力矩。

3)在打印间隙步进电机不转的时候需要一个比较小的电流来使电机产生一个静力矩。来保证字车，纸张的位置精

度不被破坏。

以上三条是要控制步进电机的必须具备的条件。其中第一项式打印机cpu通过程序运算来实现的，并且4个相位的控制信号也是从cup输出的。在电路图中只能看到有4条信号线从cup或者门阵输出到驱动电路，在这里我们就不做进一步的讨论了。我们在这里讲解的步进电机驱动电路将只解决后两项要求的问题，这是我们的重点和核心。（如何控制电机的工作电流包括：开启、稳定调整电流、锁定电流）

根据实现方法不同步进电机驱动电路主要分下列常见的是3种电路形式，这三种电路形式在不同型号的打印机里有被用于字车电机的驱动电路，也有被用于走纸电机的驱动电路。下面我们将逐一为大家进行介绍：

1高压驱动低压锁定电路

1.1 电路组成

1.2 工作原理

电机是一个4相步进电机，采用1—2相激励方式工作，当接收到一个驱动脉冲时，电机转过一定角

度，如图4-33、4-34分别是送纸电机驱动电路和1—2相激励方式产生的送纸电机控制信号图。

图4-34 送纸电机驱动信号

送纸电机电压使用情况如下：

状态电压作用

操作+35 V 电机驱动

准备+5V 保持偏压，锁定电机

通过设置门阵列的PCMN口为高或低电平，及三极管TR1和三极管阵列TA1的导通与截止，输入送纸电机的电压可被改变。当TA1被打开，+35V电压供给送纸电机，电机被驱动，进行送纸；当TA1被断开，+5V电压经二极管D1供给送纸电机，给送纸电机一个偏压，该偏压使步进电机产生静转矩阻止轴摆动，使字车锁定在该位置，以保证送纸精度，这就是所谓的“高压驱动、低压锁定”的驱动原理。

1.3 特点总结

这种电路的优点是比较简单，他没有单独的电流控信号，其工作电流的控制是通过控制公共通路三极管的导通与截止实现的，缺点是如果输出功率太大时，需要使用太多的大功率元器件成本较高。另外他的锁定电流是从5V 逻辑回路电源共给的，如果锁定电流过大的话会影响逻辑电路工作的稳定性。

以前的老型号打印机中使用的比较多，打印机中字车电机和走纸电机驱动电路使用的都是这种电路。在新型号打印机种主要用于小功率电机（例如走纸电机、打印头间隙电机等）的控制。

1.4 应用电路介绍

在DS1700打印机中，送纸电机是一个4相步进电机，采用1—2相激励方式工作，当接收到一个驱动脉冲时，电机转过一定角度，如图3-1是送纸电机驱动电路。

图3-1 走纸电机驱动电路

通过设置门阵列的PFCNON口为高或低电平，及三极管DTR1、TR1和三极管阵列TRA1的导通与截止，输入送纸电机的电压可被改变。当DTR1和TR1被打开，+35V电压供给送纸电机，电机被驱动，进行送纸；当DTR1和TR1被断开，+5V电压经二极管D1供给送纸电机，给送纸电机一个偏压，该偏压使步进电机产生静转矩阻止轴摆动，使字车锁定在该位置，以保证送纸精度，这就是所谓的“高压驱动、低压锁定”的驱动原理。

图3-2 STA-475内部电路

2电流设定驱动电路

2.1 电路组成

图4-35 字车电机控制驱动回路（AR 5400+）

2.2 工作原理

由于字车电机采用设定电流工作方式，所以这个电机控制回路和上一个控制回路稍有区别，比高压驱动低压锁定控制电路复杂一些。图4-35中的放大器IC11用作电压比较器，1Ω电阻R104用于电流检测，检测字车电机绕组中电流的大小，它将字车电机绕组中电流的大小转化为一个电压值，送到电压比较器

IC11的同相输入端。下面分析一下这个电路的工作原理：

图4-36 字车电机驱动电路信号图

①CPU发出一个字车电机相位控制信号CRIA并送到门阵列，门阵列接到该信号后，便从CRA脚发出一个高电平的字车驱动控制信号，该信号通过一个同相缓冲器IC8加到场效应管阵列TA8的一个场效应管的门极。

②TA8中控制A相绕组得电的场效应管导通，字车电机的A相绕组中有电流IA开始流动。

③因为电机的绕组有感抗，所以电流IA不能马上增大，而是逐渐增大。

④电流IA一开始流动，电流检测电阻R104的两端便产生检测电压VI，因为R104是固定的1Ω，所以VI 随IA的增大而逐渐增大。

⑤门阵列的DAO脚输出一组脉冲波形经LPF（低通滤波）电路，变成模拟电压VA送到电压比较器的反相

输入端，该脉冲的脉冲宽度可调，用于设定字车电机绕组中通过电流的大小。其脉冲宽度由软件设定，不同的脉冲宽度代表不同的电流大小。

⑥电压比较器IC11在VI=VA时，送出一个高电平信号CMPA到门阵列内部的断续开关控制回路。

⑦门阵列在接到高电平的CMPA信号后，将字车电机驱动控制信号CRA转为低电平，在一定时间内关闭控制字车电机A相导通的场效应管。

⑧场效应管关闭，字车电机A相绕组中不再有电流流动。

⑨经过一定时间后，控制A相绕组导通的场效应管再次被打开，A相绕组中又有电流流动，直到VI=VA，即A相绕组中的电流IA与设定的电流相等。

2.3 特点总结

这种电路的特点是由4个相位控制三极管以高频斩波的方式来控制电机的转动和工作电流。由于电路取消了公共通路控制环节，因此另外加设了IC11等外围电路来检测电机工作电流，通过门阵电路进行控制。因此必须要单独输出一个工作电流信号即DAO。由他来表示需要步进电机用多大的电流来产生驱动力矩。当然这个信号电压愈高；电机的工作电流愈大；步进电机输出的扭动力矩就愈大。由于它是通过相位控制三极管来控制工作电流因此当电机需要锁定时，只需要将DAO信号降低到一定电压，驱动电路自动将某一项的工作电流降低从而实现锁定。

这是他和上一节讲述的驱动电路的本质区别他的优点是，整个驱动电路的输出功率比较大，同时构成电路的元器件成本比较低，只有一个大功率器件（sta5012）就可以了。缺点是电路构成比较复杂，电路需要的器件比较多。所以故障率比较高一点。

2.4 应用电路介绍

这种电路在star系列打印机中应用比较广泛尤其是AR3200+；DS5400II；DS6400II；DS3200II等打印机中被用于驱动字车电机。同时在DS6400II中走纸电机也是使用类似电路驱动的。

3恒流斩波驱动电路

3.1 电路组成