一种新型三相步进电机驱动器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种步进电机驱动器，包括控制电路、电流采样电路、电流校正电路和功率驱动电路，控制电路接收外部信号，输出电流基准信号及三角波信号；电流采样电路对具有电流基准信号的输出信号作采样放大，输出电流反馈信号；电流校正电路，接收电流基准信号、电流反馈信号和三角波信号，输出桥臂控制信号；功率驱动电路接收桥臂控制信号，进行处理输出信号控制桥臂工作；电流校正电路还包括比例积分调节电路，跨接于误差测量电路中运算放大器的反相端和输出端之间。由于采用比例积分调节，降低了驱动器输出电流的畸变及纹波，同时减低电机发热。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种三相步进电机驱动器，尤其是关于其电流校正电路的改进。
技术介绍
步进电机驱动器主要包括控制电路、电流采样电路、电流校正电路、功率驱动电路 四部分。其中的电流校正电路一般直接采用比较器，将电流参考波与驱动器输出电流的反 馈信号作比较。这种方式电路结构简单、响应快，但由此造成电流波形容易畸变、纹波大，电 机发热严重的一些问题。另外，当步进电机驱动器用于三相电机驱动时，经常采用每一相单 独采样校正的方式，这样要使用到三个电流校正电路和电流采样电路，电路成本也较大。此 外，现有的步进电机驱动器电路中一般使用正负极双电源，以满足对驱动器输出正负极性 电流的校正。这种方式由于要使用负极电源，电路结构复杂，器件及成本亦相应增加。
技术实现思路
本技术就是为了克服以上不足，提供一种步进电机驱动器，所要解决的第一个技术问题是降低驱动器输出电流的畸变及纹波，同时减低电机发热。本技术所要解决的第二个技术问题是电路结构更为简洁，降低电路成本。 本技术所要解决的第三个技术问题是进一步降低由负电源的采用所带来的电路成本。本技术的技术问题通过以下的技术方案予以解决 —种步进电机驱动器，包括控制电路、电流采样电路、电流校正电路、功率驱动电 路，控制电路接收外部输入的脉冲、方向信号、细分选择信号电流幅值选择信号，输出电 流基准信号及固定频率的三角波信号；电流采样电路对具有电流基准信号的输出信号作 采样放大，输出电流反馈信号；电流校正电路包括误差测量电路，接收电流基准信号、电 流反馈信号和三角波信号，输出桥臂控制信号；功率驱动电路接收桥臂控制信号，进行处 理，输出信号控制桥臂工作； 电流校正电路还包括比例积分调节电路，跨接于误差测量电路中运算放大器的反相端和输出端之间。 优选的技术方案中， 所述比例积分调节电路包括第六电阻和第三电容，第六电阻的第一端与误差测量 电路中运算放大器反相端耦合，第二端与第三电容的第一端耦合，第三电容的第二端与误 差测量电路中运算放大器输出端耦合。 进一步优选的技术方案中， 所述电流校正电路还包括零漂调节电路，该电路包括一个可调电阻，可调电阻第 一端与正电源耦合，第二端接地，可调端耦合至误差调节电路中运算放大器的反相端。 所述零漂调节电路经过可调电阻调节后输出一个电平与误差调节电路同相端所 接地信号相当的零漂调节信号。 进一步优选的技术方案中， 还包括第三相桥臂控制信号产生电路，包括两相电流误差求和电路、反相跟随电 路和比较电路，控制电路输出任意两相电流基准信号耦合至两相电流误差求和电路的第一 输入端，经电流校正电路同相放大后的相对应的两相电流信号也耦合至两相电流误差求和 电路的第一输入端，两相电流误差求和电路的第二输入端接地，输出端耦合至反相跟随电 路的第一输入端，反相跟随电路的第二输入端接地，输出端耦合至比较电路的第一输入端， 比较电路的第二输入端耦合控制电路输出的三角波信号，输出端输出第三相的桥臂控制信 号。 更进一步优选的技术方案中， 还包括正电平获取电路，该电路产生一个正电平作为参考地信号代替实际地信号 耦合至步进电机驱动器中，实际地信号代替负电源耦合至步进电机驱动器中，所述控制电 路输出的电流基准信号和所述电流采样电路输出的电流反馈信号的零点抬高至所述正电 平。 所述正电平获取电路包括三端电源稳压器和外围电路 本技术与现有技术对比的有益效果是 本技术中采用了比例积分调节，使驱动器电流控制既有比例调节速度快，动 态响应好的优点，又有积分调节稳态精度高的优势，降低了驱动器输出电流的畸变及纹波， 同时减低电机发热。 本技术进一步的有益效果是加入运放的零漂校正，保证输出电流的对称性， 进一步降低了驱动器输出电流的畸变及纹波，同时减低电机发热。 本技术进一步的有益效果是利用三相电流和为零的电路原理，采用第三相 桥臂控制信号产生电路，免去了对第三相的电流采样和电流基准，使电路结构更为简洁，降 低电路成本。 本技术更进一步的有益效果是采用正电平作为参考地，使驱动器电路免去 了负电源，进一步降低电路成本。附图说明图1是本技术实施例中步进电机驱动器的原理示意图； 图2是本技术实施例中带比例积分调节电路的电流校正电路结构示意图； 图3是图2中电路增加零漂调节电路后的电路结构示意图； 图4是本技术实施例中第三相桥臂控制信号产生电路结构示意图； 图5是本技术实施例中正电平获取电路结构示意图； 图6是本技术实施例中第一相电流校正电路增加正电平信号后的结构示意 图。 图7是本技术实施例中第二相电流校正电路增加正电平信号后的结构示意 图。 图8是本技术实施例中第三相桥臂控制信号产生电路增加正电平信号后的 结构示意图。 下面通过具体的实施方式并结合附图对本技术做进一步详细说明。具体实施方式如图1所示，步进电机驱动器包括控制电路、电流采样电路、电流校正电路和功率 驱动电路四部分。其中，控制电路包括单片机、D/A转换器、三角波发生器，负责接收外部输 入的脉冲、方向信号、细分选择信号电流幅值选择信号，输出电流基准信号REF及固定频率 的三角波信号P丽到电流校正电路。电流采样电路，对具有电流基准信号的输出信号作采 样放大，输出电流反馈信号MEA至电流校正电路。电流校正电路，包括同相放大电路、误差 测量电路、比例积分调节电路和比较器电路，负责将电流基准信号REF与电流反馈信号MEA 进行比例积分校正，最后经过比较器电路的脉宽调制后，输出桥臂控制信号。功率驱动电路 接收到桥臂控制信号后，通过栅极驱动电路，控制桥臂工作。 如图2所示，为带比例积分调节电路的电流校正电路结构示意图。电流校正电路 包括同相放大电路、误差测量电路、比例积分调节电路和比较器电路。 图2中，第一电阻Rl、第三电阻R3和运算放大器U1A组成同相放大电路，第一电容 C1、第二电容C2和第二电阻R2为同相放大电路的附带元器件。从电流采样电路输出的电 流反馈信号MEA经过同相放大后输出为信号DA。信号DA与从控制电路输出的电流基准信 号REF输入到误差测量电路，测量获得反馈信号DA与电流基准信号REF之间误差。 误差测量电路包括第四电阻R4、第五电阻R5、第七电阻R7和运算放大器U2A。第 四电阻R4第一端接同相放大电路的输出端，即连接反馈信号DA，第二端接运算放大器U2A 的反相端。第五电阻R5第一端接电流基准信号REF，第二端接运算放大器U2A的反相端。 第七电阻R7第一端接运算放大器U2A的反相端，第二端接运算放大器U2A的输出端。运算 放大器U2A的输出端与比较器电路的同相输入端相连，运算放大器U2A的同相端接地。第 四电容C4为误差测量电路的附带元器件。 比例积分调节电路包括第六电阻R6和第三电容C3，第六电阻R6的第一端与误差 测量电路中运算放大器U2A的反相端相连，第二端与第三电容C3的第一端相连，第三电容 C3的第二端与误差测量电路中运算放大器U2A的输出端相连。 比较器电路包括运算放大器U3A，第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10和第九 电容C9为比较器电路的附带元器件。 工作时，电流反馈信号MEA经过同相放大后输出为信号DA。信号DA与电流基准 信号REF输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种步进电机驱动器，包括控制电路、电流采样电路、电流校正电路、功率驱动电路，　　控制电路：接收外部输入的脉冲、方向信号、细分选择信号电流幅值选择信号，输出电流基准信号（ＲＥＦ）及固定频率的三角波信号（ＰＷＭ）；　　电流采样电路：对具有电流基准信号信息的输出信号作采样放大，输出电流反馈信号（ＭＥＡ）；　　电流校正电路：包括误差测量电路，接收电流基准信号（ＲＥＦ）、电流反馈信号（ＭＥＡ）和三角波信号（ＰＷＭ），输出桥臂控制信号（ＩＮ）；　　功率驱动电路：接收桥臂控制信号（ＩＮ），进行处理，输出信号控制桥臂工作；　　其特征在于：电流校正电路还包括比例积分调节电路，其跨接于误差测量电路中运算放大器的反相端和输出端之间。

【技术特征摘要】
一种步进电机驱动器，包括控制电路、电流采样电路、电流校正电路、功率驱动电路，控制电路接收外部输入的脉冲、方向信号、细分选择信号电流幅值选择信号，输出电流基准信号(REF)及固定频率的三角波信号(PWM)；电流采样电路对具有电流基准信号信息的输出信号作采样放大，输出电流反馈信号(MEA)；电流校正电路包括误差测量电路，接收电流基准信号(REF)、电流反馈信号(MEA)和三角波信号(PWM)，输出桥臂控制信号(IN)；功率驱动电路接收桥臂控制信号(IN)，进行处理，输出信号控制桥臂工作；其特征在于电流校正电路还包括比例积分调节电路，其跨接于误差测量电路中运算放大器的反相端和输出端之间。2. 根据权利要求1所述的一种步进电机驱动器，其特征在于所述比例积分调节电路包括第六电阻(R6)和第三电容(C3)，第六电阻(R6)的第一端与误差测量电路中运算放大 器反相端耦合，第二端与第三电容(C3)的第一端耦合，第三电容(C3)的第二端与误差测量 电路中运算放大器输出端耦合。3. 根据权利要求1或2所述的一种步进电机驱动器，其特征在于所述电流校正电路 还包括零漂调节电路，该零漂调节电路包括可调电阻(R16)，可调电阻(R16)第一端与正电 源耦合，第二端接地，可调端耦合至误差测量电路中运算放大器的反相端。4. 根据权利要求3所述的一种步进电机驱动器，其特征在于所述零漂调节电路经过 可调电阻(R16)调节后输出一个电平与误差调节电路同相端所接地信号相当的零漂调...

【专利技术属性】
技术研发人员：程敏仪，陈文英，李卫平，
申请(专利权)人：深圳市雷赛机电技术开发有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]