一种为利用输出ＰＷＭ信号的处理器（５２）的步进电机（５２）提供的驱动器电路（５４）。该驱动器电路（５４）包括具有第一和第二输入（６４、９０）的Ｈ型桥电路，以及具有输入（６６）和输出（８８）的切换电路（６８）。Ｈ型桥第一输入（６４）和切换输入（６６）与从处理器（６２）输出的ＰＷＭ信号连接，而切换输出（８８）与Ｈ型桥第二输入（９０）连接。当ＰＷＭ信号存在时该切换电路（６８）完成ＰＷＭ信号的占空度的反相，而当不存在ＰＷＭ信号时不进行占空度的反相。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】驱动步进电机的电路以及控制步进电机驱动器的方法
本专利技术总地涉及步进电机系统，并且更具体涉及一种驱动步进电机的改进电路以及一种控制该电路和驱动器的方法。
技术介绍
现有技术中已知步进电机系统和驱动器。常规步进电机系统包括步进电机和驱动该电机的驱动器，该电机驱动器典型地包括H型桥电路。图1示出驱动步进电机的常规电路10。模拟电压信号馈入到通过振荡器14提供时钟的电压-占空度转换器12。接着转换器12的输出馈入第一“与”门20的第一输入18以及第二“与”门24的第一输入22。相位信号馈入第一和第二“与”门20、24各自的第二输入26、28。进入第二输入26的相位信号先通过反相器30。接着第一“与”20的输出馈入H型桥第一半部34的输入32，而第二“与”门24的输出馈入H型桥第二半部38的输入36。H型桥二个半部34、38各自的输出驱动电机绕组40。常规电路10的作用是，通过按正弦方式一个接一个地主动地选择相继的线圈电流来改变电机绕组40中的电流，从而用一系列离散的微步进来驱动电机。在任何给定时刻，通过一个独立的积分电路(未示出)主动地控制选定的线圈电流。该积分电路通过利用闭环控制以及电机线圈电流的反馈动态地达到所需的线圈电流。从而相对于它们对步进电机的连接常规步进电机驱动电路通常是一个闭环系统。这种常规电路操作上存在几个缺点。常规电路10存在的一个缺点是噪声。在某些微步进值下，脉宽调制(“PWM”)生成的采样本质产生振荡器14的可听见的子谐波。对振荡器的不精确频率控制造成不希望有的可听到的频率跳动或“嘶嘶-->声”。此外，和步进电机绕组连接的反馈网络中的长导线产生不希望有的电振铃噪声，它也可以可听到地出现。在切换相位控制时出现电路10经受的另一个缺点。理想地，应在通过电机绕组40的电流为零时切换相位。但是，在电机的典型操作速度下，由于绕组的电感性质，总是至少存在流过绕组40的有限的电流量。当电流实际上不为零时切换电流极性造成电机的轴(未示出)以不均匀的方式转动。这种不均匀转动造成电机振动的增加，这进一步增加感受到的可听见的噪声。电路10的再一个缺点是由于当驱动电机绕组40的电压越过零时H型桥经历“死区”而产生的。低轴转速下死区造成电机运动明显的和不希望有的停止。这种停止造成电机轴的不平稳转动，这使得在死区位置精确定位电机轴是困难的或者是不可能的。穿越死区还进一步增加电机产生的噪声。在授予Peeters的美国5,440,214号专利中说明了降低步进电机噪声的方法的一个例子。Peeters说明一种电压PWM驱动，其利用PWM计时产生正弦驱动信号，该信号接近采用离散电平的正弦波。在中央处理器(“CPU”)中实现每个PWM计时步长的直线编码，以产生与期望的正弦波形对应的近似PWM脉冲。为了实现静操作，Peeters采用单驱动速度并且利用闭环反馈系统动态测量和控制步进电机。尽管对于平衡PWM信号的占空度是有用的，Peeters说明的离散、单速操作方法不能补偿不同的或可变的操作驱动速度。该方法也不能补偿驱动步长内的死区异常，并且因此不能在较低的驱动速度下准确地定位(在低驱动速度下系统的惯性较弱)，从而不能掩蔽死区异常。在授于Labrioba的美国5,977,737号专利中说明了一种不同的步进电机驱动器电路。Labriola采用H型桥驱动电路并且利用闭环反馈系统控制该电路，该反馈系统使用预测的电机电流值。根据电机自身的经验导出特性以及对电机角速度和物理角的测量值，计算该预测的电机电流。但类似于Peeters，Labriola也需要利用可能产生不希望有的噪声的闭环反馈系统动态测量某些变量。-->从而，希望建立一种用于步进电机系统的驱动器电路，其减小电机的操作噪声同时还避免和闭环反馈、死区异常及切换限流波形关联的问题。该期望的电路应在电机轴的连续转速范围内是可工作的。
技术实现思路
通过本专利技术的用于步进电机系统的驱动器电路满足或者超越上面列出的目的。该电路的主要优点包括开环系统以及切换电路，通过该电路自身的硬件能提供PWM相位转换和防止PWM损耗。该电机的驱动方法还校正常规电机系统经受的明显异常。更具体地，本专利技术提供一种用于步进电机的驱动器电路，该步进电机使用一个输出PWM信号的处理器。该驱动器电路包括具有第一和第二输入的H型桥电路，以及具有输入端和输出端的切换电路。H型桥的第一输入以及切换输入和从该处理器输出的PWM信号连接，并且切换输出和H型桥的第二输入连接。该切换电路在存在PWM信号时进行PWM信号的占空度的反相，而当不存在PWM信号时不进行占空度的反相。在另一实施例中，提供一种步进电机系统，其包括：步进电机，驱动步进电机的电机驱动器电路，切换电路和处理器。该电机驱动器电路具有第一和第二驱动器输入，并且该切换电路具有切换输入和切换输出。切换输入和第一驱动器输入连接，而切换输出和第二驱动器输入连接。该处理器对第一驱动器输入和切换输入输出PWM信号，该切换电路在存在PWM信号时充当反相电路，在不存在PWM信号时充当电机驱动器电路的缓冲电路。在又一实施例中，提供一种驱动具有电机驱动电路的步进电机的方法。该方法预测该电机的可转动轴的转动加速度，并且基于该预测的轴加速度计算轴的转动位置。接着根据该算出的轴位置预测该算出的轴位置的当前偏差值。还根据预测的轴加速度计算电机轴的转速，并且接着根据该算出的轴速调整该预测的当前偏差值。对该调整后的偏差值校正过零异常，然后输出到电机驱动电路。-->在正常电机负载和标准驱动速度下，本专利技术对于消除来自电机的运行噪声是特别有效的，同时还允许电机在连续的操作速度范围内平稳操作。附图说明图1是常规驱动器电路的示意图；图2是依据本专利技术的一实施例的步进电机系统的方块图；图3是图2中示出的切换电路的示意图；以及图4是依据本专利技术的另一实施例的计算PWM值的方法的流程图。具体实施方式现参照图2和3，适于在本专利技术中使用的步进电机系统类型总体地用50表示，并且包括步进电机52和用来驱动该步进电机的电机驱动器54。如现有技术中已知那样，步进电机52最好是双相电机，并且电机驱动器54最好是H型桥电路。电机驱动器54包括用于分别驱动双相电机52的电机绕组60的二个对应端的分立的第一和第二驱动器56和58。如从图3中最佳地看出那样，从驱动控制CPU 62直接对电机驱动器54的第一驱动器56的输入64施加PWM电压控制信号。还从CPU 26对切换电路68的输入66直接输入相同的PWM信号。切换电路68最好包括作为它的主要部分的“异或”门70和电荷泵72。“异或”门70的第一输入直接和切换电路输入66连接，从而也和施加的PWM信号直接连接。通过都作为电荷泵72的一部分的串联相联的输入电容器和第一导引二极管80，“异或”门70的第一输入74和该“异或”门的第二输入76连接。电荷泵72的其余部分最好包括连接在地和第一输入电容器78对第一导引二极管80的接点之间的第二导引二极管82，以及并联连接在“异或”门第二输入76和地之间的输出电容器84和泄流电阻器86。该“异或”门的输出88最好接着和第二驱动器58的输入90直接连接。通过CPU 62从程序存储器92执行操作电机驱动器54和切换电-->路68的驱动控制软件。用于电机本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种驱动器电路，用于步进电机连同用于输出ＰＷＭ信号的处理器，该驱动器电路包括：具有第一和第二输入的Ｈ型桥电路，所述Ｈ型桥第一输入和来自该处理器的ＰＷＭ信号输出连接；以及具有输入和输出的切换电路，所述切换输入和来自该处理器的Ｐ ＷＭ信号输出连接，并且所述切换输出和所述Ｈ型桥第二输入连接，其中所述切换电路在存在ＰＷＭ信号时进行该ＰＷＭ信号的占空度的反相，而当不存在ＰＷＭ信号时不对所述占空度反相。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-9-5 10/656,5171.一种驱动器电路，用于步进电机连同用于输出PWM信号的处理器，该驱动器电路包括：具有第一和第二输入的H型桥电路，所述H型桥第一输入和来自该处理器的PWM信号输出连接；以及具有输入和输出的切换电路，所述切换输入和来自该处理器的PWM信号输出连接，并且所述切换输出和所述H型桥第二输入连接，其中所述切换电路在存在PWM信号时进行该PWM信号的占空度的反相，而当不存在PWM信号时不对所述占空度反相。2.权利要求1所述的驱动器电路，其中该驱动器电路配置成是开环的。3.权利要求1所述的驱动器电路，其中所述切换电路包括“异或”门。4.权利要求1所述的驱动器电路，其中所述切换电路包括电荷泵。5.权利要求4所述的驱动器电路，其中当不存在PWM信号时关掉所述电荷泵。6.一种步进电机系统，包括：步进电机；驱动所述步进电机的电机驱动器电路，所述电机驱动器电路具有第一和第二驱动器输入；具有切换输入和切换输出的切换电路，所述切换输入和所述第一驱动器输入连接，所述切换输出和所述第二驱动器输入连接；向所述第一驱动器的输入以及所述切换输入输出PWM信号的处理器；以及所述切换电路当存在所述PWM信号时充当反相电路，而当不存在所述PWM信号时充当所述电机驱动器电路的缓冲电路。7.权利要求6所述的步进电机系统，其中该系统充当开环系统。8.权利要求7所述的步进电机系统，其中在所述步进电机的轴低速时所述处理器动态地校正所述PWM信号。9.权利要求8所述的步进电机系统，其中在系统初始化或起动时校准所述电机轴的转动位置。10.权利要求6所述的步进电机系统，其中所述电机驱动器电路包括H型桥。11.权利要求6所述的步进电机系统，其中所述切换电路包括“异或”门。12.权利要求6所述的步进电机系统，还包括：可由所述处理器访问的程序存储器；以及可由所述处理器访问的正弦表。13.权利要求12所述的步进电机系统，其中所述正弦表存储近似的纯正弦波。14.权利要求6所述的步进电机系统，其中所述缓冲电路当不存在所述PWM信号时实质上防止电流流过所述电机驱动器电路以及所述步进电机的绕组。15.权利要求6所述的步进电机系统，其中所述PWM信号包括占空度，其中50％的所述占空度代表所述步进电机的...
【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克W索米，托马斯M斯坦基，
申请(专利权)人：电子影剧院控制公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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