一种彩色3d打印机步进电机驱动电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种彩色3D打印机步进电机驱动电路，本实用新型主要是为彩色3D打印机的三维运动打印系统提供了一种步进电机的运动驱动电路，本实用新型步进电机驱动电路主要采用二相电机的励磁方式，驱动器主要包括环行分配器、信号处理器、推动级、主开关电路、保护电路和传感器电路，本实用新型步进电机驱动电路主要是基于步进电机驱动芯片L297H和L298芯片设计而成具有所需元器件少、可靠性高、方便计算机控制的优点。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型一种彩色3D打印机步进电机驱动电路，本实用新型主要是为彩色3D 打印机的三维运动打印系统提供了一种步进电机的运动驱动电路。 -种彩色3D打印机步进电机驱动电路
【背景技术】
[0002] 目前应步进电动机是用脉冲信号进行控制，将点脉冲信号转换成相应的角位移和 线位移的微电机，广泛地应用于打印机等办公知道设备以及各种控制装置。步进电机和一 般的电机不同，之接电源步进电机不能转动，而每加一个点脉冲仅转动一定的角度，另外， 改变脉冲的频率时，步进电机的速率也跟着改变。步进电机按电磁转距产生机理的不同可 以分为反应式步进电机，永磁式步进电机和混合式步进电机，而按绕组的相数又可以分为 单相，两相，三相。五相。 实用新型内容
[0003] 本实用新型要解决的技术问题是：设计一种工作稳定、结构简单、控制精确的一种 彩色3D打印机步进电机驱动电路。
[0004] 步进电机驱动器主要结构：
[0005] (1)环行分配器：根据输入信号的要求产生电机在不同状态下的开关波形
[0006] (2)信号处理：对环行分配器产生的开关信号波形进行PWM调制以及对相关的波 形进行滤波整形处理
[0007] (3)推动级：对开关信号的电压，电流进行放大提升
[0008] (4)主开关电路：用功率元器件直接控制电机的各相绕组
[0009] (5)保护电路：当绕组电流过大时产生关断信号对主回路进行关断，以保护电机驱 动器和电机绕组
[0010] (6)传感器：对电机的位置和角度进行实时监控，传回信号的产生装置。
[0011] 步进电机的励磁方式：
[0012] 本本实用新型步进电机驱动电路对二相双极性电机进行的，所以介绍二相电机的 励磁方式：
[0013] (1)一相励磁：通电的绕组只有一相，依次切换相电流产生旋转步距角为1。8度， 对这种励磁方式，每个脉冲到来时的旋转角的响应有振动，若频率过高，有时会产生失步现 象
[0014] (2)两相励磁：两相同时流通电流，也采用依次切换相电流的方法，二相励磁的步 距角为1. 8度，二相历次的总电流增大2倍，则最高启动频率增大，能获得高的转速，另外， 过度性能也好。
[0015] (3) -，二相励磁：这是一种交替进行一相励磁，二相励磁的方法，启动电流每两个 始终切换依次，因此步距角为0。9度，励磁电流变大，过度性能也好，最大启动频率也高。
[0016] 驱动方式：
[0017] 本实用新型采用双极性驱动方式如图2所示：
[0018] 双极性步进电机的驱动电路它会使用八颗晶体管来驱动两组相位。双极性驱动电 路可以同时驱动四线式或六线式步进电机，虽然四线式电机只能使用双极性驱动电路，它 却能大幅降低量产型应用的成本。双极性步进电机驱动电路的晶体管数目是单极性驱动电 路的两倍，其中四颗下端晶体管通常是由微控制器直接驱动，上端晶体管则需要成本较高 的上端驱动电路。双极性驱动电路的晶体管只需承受电机电压，所以它不像单极性驱动电 路一样需要箝位电路。
[0019] 步进电机的主驱动电路设计如图1所示：设计思想：电动机驱动方式有很多种起 驱动器的设计也多种多样，为简便起见和考虑电路的复杂性等因数，我选用步进电机的专 用驱动芯片L297H和L298, L297芯片是一种步进电机控制集成芯片，可以产生四相驱动信 号，应用于微机控制两相双极和四相单极步进电机，同时其中的晶片内的PWM斩波线路以 开关信号形式控制路的电流。此芯片的特性是只需要时钟，方向和模式输入信号。相位由 内部产生，因此可减轻微机的程序负担，此芯片可与L298组成组合电路或者于与分立的三 极管和达林顿管电路连接使用。其管脚图及其作用如图3所示。L298芯片是一种高压，大 电流双桥驱动器内部就是功率管的阵列，也可以用外接的功率管代替。其外部管脚如图4 所示。
[0020] 本实用新型的有益效果是：所用远期减少，运动控制精确，能够方便计算机进行控 制盒自动化操作控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本实用新型一种彩色3D打印机步进电机驱动电路原理图。
[0022] 图2为步进电机双极性驱动电路原理图。
[0023] 图3为L297H芯片接线管脚图。
[0024] 图4为L298芯片接线管脚图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图描述本实用新型的【具体实施方式】：
[0026] -种彩色3D打印机步进电机驱动电路主要由由驱动控制芯片、环行分配器、信号 处理器、推动级、主开关电路、保护电路和传感器电路等组成。
[0027] 所述一种彩色3D打印机步进电机驱动电路，其中所述的主驱动芯片为L297H和 L298专用步进电机驱动芯片。
[0028] 所述一种彩色3D打印机步进电机驱动电路，其中所述的步进电机的驱动电路的 励磁方式为二相电机的励磁方式：两相同时流通电流，也采用依次切换相电流的方法，二相 励磁的步距角为1. 8度，二相历次的总电流增大2倍。
[0029] 所述一种彩色3D打印机步进电机驱动电路，其中所述的环行分配器是根据输入 信号的要求产生电机在不同状态下的开关波形。
[0030] 所述一种彩色3D打印机步进电机驱动电路，其中所述的推动级对开关信号的电 压，电流进行放大提升
[0031] 所述一种彩色3D打印机步进电机驱动电路，其中所述的主开关电路用功率元器 件直接控制电机的各相绕组。
[0032] 所述一种彩色3D打印机步进电机驱动电路，其中所述的保护电路当绕组电流过 大时产生关断信号对主回路进行关断，以保护电机驱动器和电机绕组。
[0033] 所述一种彩色3D打印机步进电机驱动电路，其中所述的传感器电路对电机的位 置和角度进行实时监控，传回信号的产生装置。
[〇〇34] 以上所述，仅是本实用新型方法的实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根 据本实用新型技术方案对以上实施例所作的任何简单的修改、结构的变化代替均仍属于本 实用新型技术系统的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种彩色3D打印机步进电机驱动电路，其特征是：主要由驱动控制芯片、环行分配 器、信号处理器、推动级、主开关电路、保护电路和传感器电路组成；所述的驱动控制芯片为 L297H和L298专用步进电机驱动芯片；所述的步进电机的驱动电路的励磁方式为二相电机 的励磁方式：两相同时流通电流，也采用依次切换相电流的方法，二相励磁的步距角为1.8 度，二相历次的总电流增大2倍。
【文档编号】H02P8/02GK203883726SQ201320747159
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】陈婵歌, 孙永清 申请人:西安嘉乐世纪机电科技有限公司