四線步進電機驅動電路圖,工作原理-KIA MOS管

兩相四線步進電機原理

兩相四線步進電機的工作原理主要基于電磁學原理。當控制電路改變步進角度時，電機內部的磁鐵組件會根據(jù)控制電路的信號產生相應的磁場，從而使電機按照設定的步進角度進行精確旋轉。這種電機由兩組線圈組成，即所謂的“兩相”，而“四線”則表示它有四根引出線，通常是A+、A-、B+、B-，分別代表兩個相位的正負接線。

兩相四線步進電機驅動電路

H橋功率驅動電路可應用于步進電機、交流電機及直流電機等的驅動。永磁步進電機或混合式步進電機的勵磁繞組都必須用雙極性電源供電，也就是說繞組有時需正向電流，有時需反向電流，這樣繞組電源需用H橋驅動。

H橋驅動電路與步進電機AB相繞組連接的電路框圖：

4個開關K1和K4，K2和K3分別受控制信號a，b的控制，當控制信號使開關K1，K4合上，K2，K3斷開時，電流在線圈中的流向如圖1(a)，當控制信號使開關K2，K3合上，K1，K4斷開時，電流在線圈中的流向如圖1（b)所示。

4個二極管VD1，VD2，VD3，VD4為續(xù)流二極管，它們所起的作用是：以圖1(a)為例，當K1，K4開關受控制由閉合轉向斷開時，由于此時線圈繞組AB上的電流不能突變，仍需按原電流方向流動（即A→B），此時由VD3，VD2來提供回路。

因此，電流在K1，K4關斷的瞬間由地→VD3→線圈繞組AB→VD2→電源+Vs形成續(xù)流回路。同理，在圖1（b）中，當開關K2，K3關斷的瞬間，由二極管VD4，VD1提供線圈繞組的續(xù)流，電流回路為地→VD4→線圈繞組BA→VD1→電源+Vs。步進電機驅動器中，實現(xiàn)上述開關功能的元件在實際電路中常采用功率MOSFET管。

由步進電機H橋驅動電路原理可知，電流在繞組中流動是兩個完全相反的方向。推動級的信號邏輯應使對角線晶體管不能同時導通，以免造成高低壓管的直通。

另外，步進電機的繞組是感性負載，在通電時，隨著電機運行頻率的升高，而過渡的時間常不變，使得繞組電流還沒來得及達到穩(wěn)態(tài)值又被切斷，平均電流變小，輸出力矩下降，當驅動頻率高到一定的時候將產生堵轉或失步現(xiàn)象。

因此，步進電機的驅動除了電機的設計盡量地減少繞組電感量外，還要對驅動電源采取措施，也就是提高導通相電流的前后沿陡度以提高電機運行的性能。

步進電機的缺陷是高頻出力不足，低頻振蕩，步進電機的性能除電機自身固有的性能外，驅動器的驅動電源也直接影響電機的特性。要想改善步進電機的頻率特性，就必須提高電源電壓。

電路設計

驅動器AB相線圈功率驅動部分原理圖：

選用的功率MOSFET元件是IRFP460,其，ID=20A,VDss=500V,RDS（ON)=0。27Ω。在圖2中，功率MOSFET管VT1,VT2,VT3,VT4和續(xù)流二極管VD11,VD19,VD14,VD22相當于圖1中的K1,K2，K3,K4和VD1,VD2,VD3,VD4。功率MOSFET管的控制信號是由TTL邏輯電平a,a,b,b來提供的,其中a與a,b與b在邏輯上互反。

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