设计师必备的国际设计网站,学做网站多久,自己建设网站需要花多少钱,网站备案时间1. 仿真图 2. 驱动电路原理解析
2.1 两相四线混合式步进电机驱动原理
首先给出两相四线混合式步进电机的整步驱动顺序图。 可以看出#xff0c;两相驱动电压的相位差为90。
在驱动电路中#xff0c;一个H桥驱动一相电压。因此#xff0c;第一节中驱动电路的左右两个H桥的…1. 仿真图 2. 驱动电路原理解析
2.1 两相四线混合式步进电机驱动原理
首先给出两相四线混合式步进电机的整步驱动顺序图。 可以看出两相驱动电压的相位差为90°。
在驱动电路中一个H桥驱动一相电压。因此第一节中驱动电路的左右两个H桥的脉冲电压源的相位应该相差90°。
2.2 驱动电路原理
以驱动电路中的其中一个H桥举例。 驱动器处于驱动状态时脉冲源V5、V2同相位脉冲源V6、V1同相位脉冲源V6、V1的相位比脉冲源V5、V2滞后180°。 V5 V2
V6
V1 V7
V3
V8
V4
当脉冲源V5、V2为高电平时Q5导通Q6导通导致Q4的栅极直接接地Q4关断与此同时脉冲源V6、V1为低电平Q2关断Q3关断Q1栅极的电压由电荷泵抬升至接近48VQ1导通。
注电荷泵原理见H桥电机驱动电路用电荷泵电路。
此时H桥的状态为Q4关断Q5导通Q1导通Q4关断。因此这一相线圈等效模型(由等效电阻和等效电感组成)的电流流向为由L1流向R3。
类似的当脉冲源V5、V2为高电平脉冲源V6、V1为低电平时电流流向为由R3流向L1。 加一个示波器观察步进电机此相的电压波形。 另外一个H桥的驱动原理与上述相同。
3. 电路仿真
参考2.1小节的两相电机整步驱动图定义仿真电路中的引线端编号如下图所示。
开始仿真可以观察到示波器中的波形如下图所示。 两相电压相位差为90°满足两相四线混合式步进电机的整步驱动要求。
4. 电路优化
4.1 待优化问题
在上桥臂MOS管的栅源极放置一个示波器测量电压可以发现VGS的最大值达到了24.735V最小值达到了-24.632V。
然而一般MOS管VGS的耐压值为±20V因此此驱动电路无法正常工作。
4.2 分析问题原因
4.2.1 VGS过高的原因
考虑到上桥臂MOS管的栅极电压是由电荷泵电路提供的因此问题定位在电荷泵的输出电压上。利用示波器测量电荷泵的输出电压发现电荷泵输出电压达到了48V因此当Q4导通时其VGS超过24V。 所以若想使VGS不超过20V应当从降低电荷泵输出电压入手。
4.2.2 VGS过低的原因
VGS的最低电压超过-24V的原因还未找到。猜测可能是仿真软件的原因。
4.3 解决问题
在电荷泵电路输出部分增加电阻R11和稳压管D17组成稳压电路将电荷泵电路输出电压稳定在33V附近最终VGS的最高电压为9V左右。
为了解决VGS的最低电压过低的问题在上桥臂MOS管的栅极增加了一个接地二极管尝试将其栅极电位钳制在二极管导通电压附近。结果并不理想。
附R11的计算方法Q4栅极导通时R6支路电流为5.6mA为使稳压二极管工作在稳压状态稳压二极管的支路电流假设为8mA因此R11的阻值应为(48-33)/(0.00560.008) 约等于1.1k。 参考https://blog.csdn.net/mahoon411/article/details/108950926
最终优化完成的电路图如下图所示。
此驱动电路的原始文件可通过下面链接下载 步进电机双H桥驱动电路仿真.zip
