步进电机的控制系统及控制方法、带有步进电机的冷媒阀与流程

本发明实施例涉及控制领域，尤其涉及一种步进电机的控制系统及控制方法、带有步进电机的冷媒阀。

背景技术：

步进电机由于其位置精度高、可靠性好等优点得到越来越广泛的应用，例如在汽车空调控制系统应用较广泛的多通路冷媒阀，其功能为在控制模块的控制下运行到指定的位置，可以利用驱动步进电机实现多通路冷媒阀的阀门切换功能。

目前，驱动步进电机转动的驱动模块一般为集成驱动芯片，不同的步进电机对驱动电流的大小要求不同，当步进电机需要较大的驱动电流时，如何增加驱动步进电机的驱动模块的驱动电流以满足部分大电流步进电机对驱动电流的要求成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种步进电机的控制系统及控制方法、带有步进电机的冷媒阀，通过在步进电机的控制系统中增加四个开关管构成的h桥结构，使得驱动步进电机的驱动电流与开关管的电流限值参数相关，通过调整开关管的电流限值可以增加驱动步进电机的驱动电流的大小；另外，通过第一控制模块与驱动模块的控制，利用第一控制模块和驱动模块控制开关管的导通状态，实现了对步进电机驱动过程的准确控制。

第一方面，本发明实施例提供了一种步进电机的控制系统，包括：

第一控制模块、两个驱动模块和开关管组；

所述开关管组包括第一开关管组和第二开关管组，每个所述开关管组包括多个开关管，所述开关管包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；同一所述开关管组中的所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端电连接，所述第三开关管的第二端与所述第四开关管的第一端电连接，所述第一开关管的第一端与所述第三开关管的第一端电连接，所述第二开关管的第二端与所述第四开关管的第二端电连接；

所述开关管组中的所述第一开关管的第二端与所述步进电机的一线圈的一端电连接，该所述开关管组中的所述第三开关管的第二端与该所述线圈的另一端电连接；所述开关管用于根据其控制端输入的控制信号控制所述步进电机的转动方向和转动角度；

一外部电源模块用于给所述控制系统供电，所述外部电源模块包括外部电源信号输出端，所述外部电源信号输出端与所述第一开关管的第一端电连接，所述第二开关管的第二端与地线电连接；

所述驱动模块与所述开关管组对应设置，所述驱动模块用于调节所述第一控制模块输出的脉冲信号的电平值并根据所述脉冲信号控制对应的同一所述开关管组中的所述第一开关管和所述第四开关管同时导通或者所述第二开关管和所述第三开关管同时导通，且同一所述开关管组中的所述第一开关管和所述第二开关管在同一驱动阶段的导通状态不同。

每个所述驱动模块包括四个脉冲信号输入端和四个控制信号输出端；所述第一控制模块包括两个脉冲信号输出端组，所述脉冲信号输出端组与所述开关管组一一对应设置，每个所述脉冲信号输出端组包括四个脉冲信号输出端；所述脉冲信号输入端与所述脉冲信号输出端一一对应电连接，所述控制信号输出端与对应的所述开关管组中的所述开关管的控制端一一对应电连接，所述驱动模块用于调节所述脉冲信号输入端输入的脉冲信号的电平值并传输至所述对应的所述控制信号输出端。

控制系统还包括：第二控制模块和数据调节模块；所述第二控制模块包括指令信号输出端，所述第一控制模块包括指令信号输入端，所述数据调节模块包括信号输入端和信号输出端，所述指令信号输出端与所述信号输入端电连接，所述信号输出端与所述指令信号输入端电连接；所述数据调节模块用于调节所述信号输入端输入的信号的电平值并传输至所述信号输出端，所述第二控制模块用于通过所述数据调节模块向所述第二控制模块发送指令信号，所述第一控制模块用于根据所述指令信号控制所述第一控制模块输出的脉冲信号。

所述数据调节模块包括电压调节模块，所述电压调节模块包括电源信号输入端和电源信号输出端；所述第一控制模块包括第一电源信号输入端，所述电源信号输入端与所述外部电源信号输出端电连接，所述电源信号输出端与所述第一电源信号输入端电连接；所述电压调节模块用于调节所述电源信号输入端输入信号的电平值并输出至所述电源输出端；所述数据调节模块集成于所述第一控制模块中或单独设置。

控制系统还包括：位置检测模块，所述位置检测模块包括检测信号输出端；所述第一控制模块还包括检测信号输入端，所述检测信号输出端与所述检测信号输入端电连接，所述位置检测模块用于检测所述步进电机的转动角度并通过检测信号输出端传输至所述第一控制模块的检测信号输入端。

所述第一控制模块还包括使能信号输出端、时钟信号输出端、检测控制信号输出端和位置信号输入端；所述位置检测模块还包括使能信号输入端、时钟信号输入端、检测控制信号输入端和位置信号输出端，所述使能信号输出端与所述使能信号输入端电连接，所述时钟信号输出端与所述时钟信号输入端电连接，所述检测控制信号输出端与所述检测控制信号输入端电连接，所述位置信号输入端与所述位置信号输出端电连接；所述位置检测模块用于根据所述使能信号输入端、所述时钟信号输入端和所述检测控制信号输入端输入的信号检测所述步进电机的转动角度，并将检测到的所述转动角度通过所述位置信号输出端传输至所述位置信号输入端。

控制系统还包括：多个开关控制模块，所述开关控制模块与所述开关管一一对应设置，每个所述开关控制模块包括第一阻抗元件和单向导通器件，所述第一阻抗元件的一端与对应的所述单向导通器件的第一端以及对应的所述开关管的控制端电连接，所述第一阻抗元件的另一端与对应的所述单向导通器件的第二端以及对应的控制信号输出端电连接。

控制系统还包括：多个滤波模块，所述滤波模块与所述开关管一一对应设置，所述滤波模块的一端与对应的所述开关管的第一端电连接，所述滤波模块的另一端与对应的所述开关管的第二端电连接。

控制系统还包括：尖峰电压消除模块，所述尖峰电压消除模块的一端与所述外部电源信号输出端电连接，所述尖峰电压消除模块的另一端与所述地线电连接。

所述第一控制模块还包括高边短路信号输入端；所述驱动模块还包括第一信号采集端、第二信号采集端、外部电源信号采集端和高边短路信号输出端，所述第一信号采集端与对应的所述第一开关管的第二端电连接，所述第二信号采集端与对应的所述第三开关管的第二端电连接，所述外部电源信号采集端与所述外部电源信号输出端电连接，所述高边短路信号输出端与所述高边短路信号输入端电连接；所述驱动模块用于根据所述第一信号采集端、第二信号采集端和外部电源信号采集端采集的信号输出信号至所述高边短路信号输出端，所述第一控制模块用于根据所述高边短路信号输入端输入的信号调节所述脉冲信号输出端输出的脉冲信号。

控制系统还包括：两个采样阻抗元件，所述采样阻抗元件与所述开关管组一一对应设置，所述采样阻抗元件的第一端与对应的所述第二开关管的第二端电连接，所述采样阻抗元件的第二端与所述地线电连接；所述第一控制模块还包括采样信号输入端；所述驱动模块还包括第一采样信号端、第二采样信号端和采样信号输出端以及第二阻抗元件和第三阻抗元件，所述第二采样信号端通过对应的所述第二阻抗元件与对应的所述采样阻抗元件的第二端电连接，所述第二采样信号端与对应的所述采样阻抗元件的第一端电连接，所述采样信号输出端与所述采样信号输入端电连接，且所述采样信号输出端通过对应的所述第三阻抗元件与所述第一采样信号端电连接；所述驱动模块用于将所述第二采样信号端输入的信号放大后传输至所述采样信号输出端，所述第一控制模块用于根据所述采样信号输入端输入的信号调节所述脉冲信号输出端输出的脉冲信号。

所述驱动模块还包括第一信号采集端、第二信号采集端、第二采样信号端和短路信号采集端以及两个第四阻抗元件和两个第五阻抗元件，所述第四阻抗元件与所述开关管组一一对应设置，所述第五阻抗元件与所述开关管组一一对应设置；所述第一信号采集端与对应的所述第二开关管的第一端电连接，所述第二信号采集端与对应的所述第四开关管的第一端电连接，所述第二采样信号端与对应的所述第二开关管的第二端电连接，所述短路信号采集端通过对应的所述第四阻抗元件与所述地线电连接，且所述短路信号采集端通过对应的所述第五阻抗元件与所述外部电源信号输出端电连接；所述驱动模块用于根据所述第一信号采集端、所述第二采样信号端和所述短路信号采集端输入的信号调节与对应的所述第二开关管电连接的所述控制信号输出端输出的脉冲信号，所述驱动模块用于根据所述第二信号采集端、所述第二采样信号端和所述短路信号采集端输入的信号调节与对应的所述第四开关管电连接的所述控制信号输出端输出的脉冲信号。

第二方面，本发明实施例还提供了一种带有步进电机的冷媒阀，包括定子组件、转子组件以及线路板组件，所述定子组件包括线圈，所述转子组件包括永磁体，所述线圈与所述线路板组件电连接，所述线圈通电后产生激励磁场，所述转子组件在所述激励磁场中转动，所述线路板组件集成有步进电机的控制系统，所述步进电机的控制系统包括第一控制模块、两个驱动模块和开关管组；所述开关管组包括第一开关管组和第二开关管组，每个所述开关管组包括多个开关管，所述开关管包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；同一所述开关管组中的所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端电连接，所述第三开关管的第二端与所述第四开关管的第一端电连接，所述第一开关管的第一端与所述第三开关管的第一端电连接，所述第二开关管的第二端与所述第四开关管的第二端电连接；所述开关管组中的所述第一开关管的第二端与所述步进电机的一线圈的一端电连接，该所述开关管组中的所述第三开关管的第二端与该所述线圈的另一端电连接；所述开关管用于根据其控制端输入的控制信号控制所述步进电机的转动方向和转动角度；一外部电源模块用于给所述控制系统供电，所述外部电源模块包括外部电源信号输出端，所述外部电源信号输出端与所述第一开关管的第一端电连接，所述第二开关管的第二端与地线电连接；所述驱动模块与所述开关管组对应设置，所述驱动模块用于调节所述第一控制模块输出的脉冲信号的电平值并根据所述脉冲信号控制同一所述开关管组中的所述第一开关管和所述第四开关管同时导通或者所述第二开关管和所述第三开关管同时导通，且同一所述开关管组中的所述第一开关管和所述第二开关管在同一驱动阶段的导通状态不同。

第三方面，本发明实施例还提供了一种第一方面所述步进电机的控制系统的控制方法，每个驱动周期包括第一驱动阶段和第二驱动阶段；

所述控制方法包括：在所述第一驱动阶段，控制所述第一开关管组中的所述第一开关管和所述第四开关管导通，控制所述第一开关管组中的所述第二开关管和所述第三开关管关断，控制所述第二开关组中的所有所述开关管均关断，使与所述第一开关管组对应的所述步进电机的所述线圈产生第一驱动电流；在所述第二驱动阶段，控制所述第二开关管组中的所述第一开关管和所述第四开关管导通，控制所述第二开关管组中的所述第二开关管和所述第三开关管关断，控制所述第一开关组中的所有所述开关管均关断，使与所述第二开关管组对应的所述步进电机的所述线圈产生第二驱动电流；所述步进电机在所述第一驱动电流和所述第二驱动电流作用下的转动方向相同。

本发明实施例提供了一种步进电机的控制系统及控制方法、带有步进电机的冷媒阀，通过在步进电机的控制系统中增加四个开关管构成的h桥结构，使得驱动步进电机的驱动电流与开关管的电流限值参数相关，通过调整开关管的电流限值可以增加驱动步进电机的驱动电流的大小。另外，通过第一控制模块与驱动模块的控制，利用第一控制模块和驱动模块控制开关管的导通状态，实现了对步进电机驱动过程的准确控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种步进电机的控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种开关管组的连接关系示意图；

图3为本发明实施例提供的一种步进电机的控制系统中部分模块的具体连接关系示意图；

图4为本发明实施例提供的一种第一控制模块与位置检测模块的具体连接关系示意图；

图5为本发明实施例提供的一种带有步进电机的冷媒阀的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种步进电机的控制系统的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种步进电机的控制系统，包括第一控制模块、两个驱动模块和开关管组，一外部电源模块用于给所述控制系统供电。开关管组包括第一开关管组和第二开关管组，每个开关管组包括多个开关管，开关管包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，同一开关管组中的第一开关管的第二端与第二开关管的第一端电连接，第三开关管的第二端与第四开关管的第一端电连接，第一开关管的第一端与第三开关管的第一端电连接，第二开关管的第二端与第四开关管的第二端电连接。开关管组中的第一开关管的第二端与步进电机的一线圈的一端电连接，该开关管组中的第三开关管的第二端与该线圈的另一端电连接，开关管用于根据其控制端输入的控制信号控制步进电机的转动方向和转动角度。外部电源模块包括外部电源信号输出端，外部电源信号输出端与第一开关管的第一端电连接，第二开关管的第二端与地线电连接。驱动模块与开关管组对应设置，驱动模块用于调节第一控制模块输出的脉冲信号的电平值并根据脉冲信号控制同一开关管组中的第一开关管和第四开关管同时导通或者第二开关管和第三开关管同时导通，且同一开关管组中的第一开关管和第二开关管在同一驱动阶段的导通状态不同。

驱动步进电机转动的驱动模块一般为集成驱动芯片，不同的步进电机对驱动电流的大小要求不同，当步进电机需要较大的驱动电流时，集成驱动芯片无法满足大电流步进电机对驱动电流的要求。

本发明实施例通过在步进电机的控制系统中增加四个开关管构成的h桥结构，使得驱动步进电机的驱动电流与开关管的电流限值参数相关，通过调整开关管的电流限值可以增加驱动步进电机的驱动电流的大小。另外，通过第一控制模块与驱动模块的控制，利用第一控制模块和驱动模块控制开关管的导通状态，实现了对步进电机驱动过程的准确控制。

以上是本发明的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种步进电机的控制系统的结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种开关管组的连接关系示意图。结合图1和图2，步进电机的控制系统包括第一控制模块2、两个驱动模块3和开关管组4，一外部电源模块1用于给该控制系统供电。

具体的，开关管组4包括第一开关管组41和第二开关管组42，每个开关管组4包括多个开关管，开关管包括第一开关管t1、第二开关管t2、第三开关管t3和第四开关管t4，同一开关管组4中的第一开关管t1的第二端c与第二开关管t2的第一端b电连接，第三开关管t3的第二端c与第四开关管t4的第一端b电连接，第一开关管t1的第一端b与第三开关管t3的第一端b电连接，第二开关管t2的第二端c与第四开关管t4的第二端c电连接，第一至第四开关管构成h桥结构。

步进电机包括两组线圈5，线圈5与开关管组4一一对应设置，即每个开关管组4构成的h桥结构驱动步进电机的一组线圈5，开关管组4中的第一开关管t1的第二端c与步进电机的一线圈5的一端电连接，同一开关管组4中的第三开关管t3的第二端c与该线圈5的另一端电连接，开关管用于根据其控制端a输入的控制信号控制步进电机的转动方向和转动角度。示例性的，第一开关管组41中的第一开关管t1的第二端c与线圈51的一端d1电连接，第一开关管组41中的第三开关管t3的第二端c与线圈51的另一端d2电连接。第二开关管组42中的第一开关管t1的第二端c与线圈52的一端d1电连接，第二开关管组42中的第三开关管t3的第二端c与线圈52的另一端d2电连接。

外部电源模块1包括外部电源信号输出端a，外部电源信号输出端a与第一开关管t1的第一端b电连接，第二开关管t2的第二端c与地线即接地端gnd电连接。具体的，外部电源模块1通过外部电源信号输出端a向第一至第四开关管构成的h桥结构提供电源信号，外部电源模块1的外部电源信号输出端a输出的电源信号的电平值例如可以是9v-16v。

驱动模块3与开关管组4对应设置，示例性的，驱动模块31与第一开关管组41对应设置，驱动模块32与第二开关管组42对应设置。驱动模块3用于调节第一控制模块2输出的脉冲信号的电平值并根据脉冲信号控制对应的同一开关管组4中的第一开关管t1和第四开关管t4同时导通或者第二开关管t2和第三开关管t3同时导通，且同一开关管组4中的第一开关管t1和第二开关管t2在同一驱动阶段的导通状态不同。

图3为本发明实施例提供的一种步进电机的控制系统中部分模块的具体连接关系示意图。结合图2和图3，每个驱动模块3包括四个脉冲信号输入端b和四个控制信号输出端c，第一控制模块2包括两个脉冲信号输出端组21，脉冲信号输出端组21与开关管组4一一对应设置，例如脉冲信号输出端组211与第一开关管组41对应设置，脉冲信号输出端组212与第二开关管组42对应设置，每个脉冲信号输出端组21包括四个脉冲信号输出端d。脉冲信号输入端b与脉冲信号输出端d一一对应电连接，脉冲信号输入端b与控制信号输出端c一一对应设置，控制信号输出端c与对应的开关管组4中的开关管的控制端a一一对应电连接，例如，针对与第一开关管组41对应设置的驱动模块31，其控制信号输出端c1与第一开关管组41中的第一开关管t1的控制端a电连接，控制信号输出端c2与第一开关管组41中的第二开关管t2的控制端a电连接，控制信号输出端c3与第一开关管组41中的第三开关管t3的控制端a电连接，控制信号输出端c4与第一开关管组41中的第四开关管t4的控制端a电连接，驱动模块31用于调节脉冲信号输入端b输入的脉冲信号的电平值并传输至对应的控制信号输出端c，驱动模块32的控制信号输出端c与第二开关管组42中的开关管的控制端a的连接关系类似。

结合图2和图3，步进电机的驱动过程可以包括多个驱动周期，每个驱动周期包括第一驱动阶段和第二驱动阶段。在第一驱动阶段，第一控制模块2可以通过脉冲信号输出端d1至d8向对应的驱动模块3的脉冲信号输入端b1至b8输入脉冲信号，驱动模块3调节各脉冲信号输入端b输入的脉冲信号的电平值并传输至对应的控制信号输出端c。由于驱动模块3的控制信号输出端c与对应的开关管组4中的各开关管的控制端a一一对应电连接，驱动模块3可以根据不同驱动阶段对第一开关管组41和第二开关管组42中个开关管的状态的要求对脉冲信号输入端b输入的脉冲信号的电平值进行调节。

示例性的，在第一驱动阶段，驱动模块31可以调节脉冲信号输入端b1至b4输入的脉冲信号的电平值并对应传输至控制信号输出端c1至c4，可以设置第一开关管组41中的第一开关管t1在控制信号输出端c1输出的控制信号的作用下导通，第一开关管组41中的第二开关管t2在控制信号输出端c2输出的控制信号的作用下关断，第一开关管组41中的第三开关管t3在控制信号输出端c3输出的控制信号的作用下关断，第一开关管组41中的第四开关管t4在控制信号输出端c4输出的控制信号的作用下导通。此时，与第一开关管组41中的第一开关管t1的第二端c和第三开关管t3的第二端c电连接的步进电机的线圈51中产生电流i1，电流i1的方向如图2所示，步进电机的永磁体6在电流i1的作用下顺时针转动，且可以通过控制第一开关管组41产生的驱动电流i1的大小控制永磁体6的转动角度，以利用步进电机实现多通路冷媒阀为例，可以通过控制步进电机的转动方向和转动角度实现不同通路的选择。同时，在第一驱动阶段，驱动模块32可以调节脉冲信号输入端b5至b8输入的脉冲信号的电平值并对应传输至控制信号输出端c5至c8，可以设置第二开关管组42中的开关管均关断。

在第二驱动阶段，驱动模块32可以调节脉冲信号输入端b5至b8输入的脉冲信号的电平值并对应传输至控制信号输出端c5至c8，可以设置第二开关管组42中的第一开关管t1在控制信号输出端c5输出的控制信号的作用下导通，第二开关管组42中的第二开关管t2在控制信号输出端c6输出的控制信号的作用下关断，第二开关管组42中的第三开关管t3在控制信号输出端c7输出的控制信号的作用下关断，第二开关管组42中的第四开关管t4在控制信号输出端c8输出的控制信号的作用下导通。此时，与第二开关管组42中的第一开关管t1的第二端c和第三开关管t3的第二端c电连接的步进电机的线圈52中产生电流i2，电流i2的方向如图2所示，同样的，永磁体6在电流i2的作用下顺时针转动，且可以通过控制第二开关管组42产生的驱动电流i2的大小控制永磁体6的转动角度，以利用步进电机实现多通路冷媒阀为例，同样可以通过控制步进电机的转动方向和转动角度实现不同通路的选择。同时，在第二驱动阶段，驱动模块31可以调节脉冲信号输入端b1至b4输入的脉冲信号的电平值并对应传输至控制信号输出端c1至c4，可以设置第一开关管组41中的开关管均关断。循环第一驱动阶段和第二驱动阶段的控制过程，可以实现对步进电机的持续驱动。

另外，也可以在第一驱动阶段，控制第一开关管组41中的第一开关管t1和第四开关管t4关断，第二开关管t2和第三开关管t3导通，控制第二开关管组42中的所有的开关管全部关断，则第一开关管组41产生与i1相反方向的驱动电流，步进电机的永磁体6逆时针转动。在第二驱动阶段，控制第二开关管组42的第一开关管t1和第四开关管t4关断，第二开关管t2和第三开关管t3导通，控制第一开关管组41中的所有的开关管全部关断，则第二开关管组42产生与i2相反方向的驱动电流，步进电机的永磁体6同样逆时针转动，循环第一驱动阶段和第二驱动阶段的控制过程，同样可以实现对步进电机的持续驱动，且可以通过控制第一开关管组41和第二开关管组42中的导通状态控制步进电机的转动方向，通过控制第一开关管组41和第二开关管组42产生的驱动电流的大小控制步进电机的转动角度。

需要说明的是，上述实施例只是示例性地设置在第一驱动阶段，第一开关管组41用于驱动步进电机，在第二驱动阶段，第二开关管组42用于驱动步进电机。也可以设置在第一驱动阶段，第二开关管组42用于驱动步进电机，在第二驱动阶段，第一开关管组41用于驱动步进电机，本发明实施例对此不作限定。

如图1所示，步进电机的控制系统还包括第二控制模块7和数据调节模块8，第二控制模块7包括指令信号输出端e，第一控制模块2包括指令信号输入端f，数据调节模块8包括信号输入端g1和信号输出端g2，指令信号输出端e与信号输入端g1电连接，信号输出端g2与指令信号输入端f电连接。数据调节模块8用于调节信号输入端g1输入的信号的电平值并传输至信号输出端g2，第二控制模块7用于通过数据调节模块8向第二控制模块7发送指令信号，第一控制模块2用于根据指令信号控制第一控制模块2输出的脉冲信号。

结合图1、图2和图3，第二控制模块7可以根据对步进电机的驱动需求通过指令信号输出端e输出数字信号形式的指令信号，驱动需求可以包括步进电机的待转动方向和待转动角度，数据调节模块8调节第二控制模块7输出的指令信号的电平值至第一控制模块能够识别的电平值，并将调节后的指令信号通过信号输出端g2传输至第一控制模块2的指令信号输入端f，第一控制模块2则可以根据指令信号输入端f接收到的指令信号控制其脉冲信号输出端d输出的脉冲信号，进而控制第一开关管组41和第二开关管组42中各开关管的导通状态以及第一开关管组41和第二开关管组42产生驱动电流的大小，进而实现对步进电机转动方向和转动角度的控制。示例性的，数据调节模块8可以如图1所示单独设置，也可以集成于第一控制模块中，本发明实施例对此不作限定。优选的，数据调节模块8和第二控制模块7之间进行lin(localinterconnectnetwork，局部互联网络)信号的传输。

如图1所示，数据调节模块8可以包括电压调节模块81，电压调节模块81包括电源信号输入端h1和电源信号输出端h2，第一控制模块2包括第一电源信号输入端k，电源信号输入端h1与外部电源信号输出端a电连接，电源信号输出端h2与第一电源信号输入端k电连接，电压调节模块81用于调节电源信号输入端h1输入信号的电平值并输出至电源输出端h2。示例性的，外部电源模块1的外部电源信号输出端a输出的电源信号的电平值例如可以是9-16v，而第一控制模块2所需的电源电压为5v，则电压调节模块81可以将电源信号输入端h1输入的9-16v的电源信号的电平值调节至5v并通过电源信号输出端h2传输至第一电源信号输入端k，向第一控制模块2提供电源信号。

结合图1、图2和图3，步进电机的控制系统还可以包括位置检测模块9，位置检测模块9包括检测信号输出端m，第一控制模块2还包括检测信号输入端n，检测信号输出端m与检测信号输入端n电连接，位置检测模块9用于检测步进电机的转动角度并通过检测信号输出端m传输至第二控制模块7的检测信号输入端n。位置检测模块9例如可以是霍尔元件，位置检测模块9可以检测步进电机的转动角度，以利用步进电机实现多通路冷媒阀为例，则位置检测模块9，即霍尔元件可以检测当前导通的具体通路。位置检测模块9将检测到的步进电机的转动角度通过检测信号输出端m传输至第一控制模块2的检测信号输入端n，第一控制模块2可以根据位置检测模块9反馈的步进电机的转动角度对第一开关管组41和第二开关管组42中各开关管的导通状态以及第一开关管组41和第二开关管组42产生的驱动电流的大小进行调节，使步进电机位于设定位置。

图4为本发明实施例提供的一种第一控制模块与位置检测模块的具体连接关系示意图，如图4所示，第一控制模块2还可以包括使能信号输出端en1、时钟信号输出端sck1、检测控制信号输出端miso1和位置信号输入端mosi1，位置检测模块9还包括使能信号输入端en2、时钟信号输入端sck2、检测控制信号输入端miso2和位置信号输出端mosi2，使能信号输出端en1与使能信号输入端en2电连接，时钟信号输出端sck1与时钟信号输入端sck2电连接，检测控制信号输出端miso1与检测控制信号输入端miso2电连接，位置信号输入端mosi1与位置信号输出端mosi2电连接，位置检测模块9用于根据使能信号输入端en2、时钟信号输入端sck2和检测控制信号输入端miso1输入的信号检测步进电机的转动角度，并将检测到的转动角度通过位置信号输出端mosi2传输至位置信号输入端mosi1。具体的，使能信号输入端en2可以用于控制位置检测模块9的开启状态，例如当使能信号输入端en2输入的使能信号为高电平时，位置检测模块9处于工作状态，进行步进电机位置的检测；当使能信号输入端en2输入的使能信号为低电平时，位置检测模块9处于非工作状态，这里的高低电平仅为相对概念。优选的，第一控制模块2与位置检测模块9之间进行spi(serialperipheralinterface，串行外设接口)通信。

结合图2和图3，步进电机的控制系统还可以包括多个开关控制模块10，开关控制模块10与开关管一一对应设置，每个开关控制模块10包括第一阻抗元件r1和单向导通器件d0，第一阻抗元件r1的一端与对应的单向导通器件d0的第一端以及对应的开关管的控制端a电连接，第一阻抗元件r1的另一端与对应的单向导通器件d0的第二端以及对应的控制信号输出端c电连接。示例性的，单向导通器件d0例如可以为二极管，开关管可以为薄膜晶体管，单向导通器件d0的设置能够使得对应的开关管的栅极的电压降低时，给开关管的栅极和源极之间的等效电容提供一快速放电回路，加快开关管的关断时间，也就提高了步进电机的控制系统的信号传输速度，改善了步进电机的控制系统的信号延迟。

如图2所示，步进电机的控制系统还可以包括多个滤波模块11，滤波模块11与开关管一一对应设置，滤波模块11的一端与对应的开关管的第一端b电连接，滤波模块11的另一端与对应的开关管的第二端c电连接。示例性的，每个滤波模块11可以包括串联的阻抗元件r和容抗元件c0，滤波模块11可以对通过第一开关管组41或第二开关管组42中各开关管的信号进行滤波处理，以滤除通过第一开关管组41或第二开关管组42的信号中的无效信号。

结合图1和图2，步进电机的控制系统还可以包括尖峰电压消除模块12，尖峰电压消除模块12的一端与外部电源信号输出端a电连接，尖峰电压消除模块12的另一端与地线即接地端电连接。示例性的，尖峰电压消除模块可以两个并联的容抗元件c11和c22，可以设置第一容抗元件c11为电解电容，第二容抗元件c22为固定电容，尖峰电压消除模块12能够有效消除外部电源信号输出端a输出的外部电源信号中的尖峰电压。

结合图1和图2，第一控制模块2还可以包括高边短路信号输入端aerr1，驱动模块3还可以包括第一信号采集端ash1、第二信号采集端ash2、外部电源信号采集端vdh和高边短路信号输出端aerr2，第一信号采集端ash1与对应的第一开关管t1的第二端c电连接，第二信号采集端ash2与对应的第三开关管t3的第二端c电连接，外部电源信号采集端vdh与外部电源信号输出端a电连接，高边短路信号输出端aerr2与高边短路信号输入端aerr1电连接。驱动模块3用于根据第一信号采集端ash1、第二信号采集端ash2和外部电源信号采集端vdh采集的信号输出信号至高边短路信号输出端aerr2，第一控制模块2用于根据高边短路信号输入端aerr1输入的信号调节脉冲信号输出端d输出的脉冲信号。

外部电源信号采集端vdh采集的信号近似等于外部电源信号输出端a输出的外部电源信号，驱动模块3可以将第一信号采集端ash1采集到的对应的开关管组4中的第一开关管t1的第二端c的信号与外部电源信号做比较，并将比较结果通过高边短路信号输出端aerr2传输至第一控制模块2，若二者相等，则可以判定对应的第一开关管t1发生高边短路现象，第一控制模块2则可以通过脉冲信号输出端d控制所有的开关管均关断，实现高边短路保护功能。第二信号采集端ash2采集的是对应的开关管组4中的第三开关管t3的第二端c的信号，其实现高边短路保护功能的原理与第一信号采集端ash1类似，这里不再赘述。

结合图2和图3，步进电机的控制系统还可以包括两个采样阻抗元件r9，采样阻抗元件r9与开关管组一一对应设置，采样阻抗元件r9的第一端d1与对应的第二开关管t2的第二端c电连接，采样阻抗元件r9的第二端d2与地线即接地端gnd电连接，第一控制模块2还包括采样信号输入端iso1，驱动模块3还包括第一采样信号端isn、第二采样信号端isp和采样信号输出端iso2以及第二阻抗元件r2和第三阻抗元件r3，第二采样信号端isp通过对应的第二阻抗元件r2与对应的采样阻抗元件r9的第二端d2电连接，第二采样信号端与对应的采样阻抗元件r9的第一端d1电连接，采样信号输出端iso2与采样信号输入端iso1电连接，且采样信号输出端iso2通过对应的第三阻抗元件r3与第一采样信号端isn电连接。驱动模块3用于将第二采样信号端isp输入的信号放大后传输至采样信号输出端iso2，第一控制模块2用于根据采样信号输入端iso1输入的信号调节脉冲信号输出端d输出的脉冲信号。

可以设置驱动模块3的第一采样信号端isn、第二采样信号端isp和采样信号输出端iso2形成一运算放大器，第一采样信号端isn相当于运算放大器的反向输入端，第二采样信号端isp相当于运算放大器的同向输入端，采样信号输出端iso2相当于运算放大器的输出端，另外，流经采样阻抗元件r9的电流即为流经步进电机对应线圈5的驱动电流，则驱动模块3通过第一采样信号端isn和第二采样信号端isp可以实时采集流经步进电机对应线圈5的电流，并将采集到的电流信号放大后传输至第一控制模块2的采样信号输出端iso1，驱动模块3的放大倍数等于第二阻抗元件r2和第三阻抗元件r3之和与第二阻抗元件r2的比值。示例性的，当驱动模块3采集到的步进电机的驱动电流不符合设定驱动电流值时，第一控制模块2可以对第一开关管组41和第二开关管组42产生的驱动电流的大小进行调节，使步进电机的驱动电流满足设定驱动电流值。

结合图1、图2和图3，驱动模块还包括第一信号采集端ash1、第二信号采集端ash2、第二采样信号端isp和短路信号采集端asdl以及两个第四阻抗元件r4和两个第五阻抗元件r5，第四阻抗元件r4与开关管组4一一对应设置，第五阻抗元件r5与开关管组4一一对应设置。第一信号采集端ash1与对应的第二开关管t2的第一端b电连接，第二信号采集端ash2与对应的第四开关管t4的第一端b电连接，第二采样信号端isp与对应的第二开关管t2的第二端c电连接，短路信号采集端asdl通过对应的第四阻抗元件r4与地线即接地端gnd电连接，且短路信号采集端asdl通过对应的第五阻抗元件r5与外部电源信号输出端a电连接。驱动模块3用于根据第一信号采集端ash1、第二采样信号端isp和短路信号采集端asdl输入的信号调节与对应的第二开关管t2电连接的控制信号输出端c输出的脉冲信号，驱动模块3用于根据第二信号采集端ash2、第二采样信号端isp和短路信号采集端asdl输入的信号调节与对应的第四开关管t4电连接的控制信号输出端c输出的脉冲信号。

以第二开关管t2的短路保护过程为例，短路信号采集端asdl采集的电压等于第四阻抗元件r4相对于第四阻抗元件r4和第五阻抗元件r5的分压，第一信号采集端ash1和所述第二采样信号端isp可以采集对应的第二开关管t2的源漏极之间的电压，可以设置第一信号采集端ash1、所述第二采样信号端isp和所述短路信号采集端asdl形成一电压比较器，第一信号采集端ash1和所述第二采样信号端isp的电压差输入电压比较器的反向输入端，短路信号采集端asdl的电压输入电压比较器的同向输入端，驱动模块3比较对应的第二开关管t2的源漏极电压与短路信号采集端asdl的电压的大小关系，对第二开关管t2的短路状态进行判定。第四开关管t4的短路保护过程类似，这了不再赘述。

本发明实施例通过在步进电机的控制系统中增加四个开关管构成的h桥结构，使得驱动步进电机的驱动电流与开关管的电流限值参数相关，通过调整开关管的电流限值可以增加驱动步进电机的驱动电流的大小。另外，通过第一控制模块与驱动模块的控制，利用第一控制模块和驱动模块控制开关管的导通状态，实现了对步进电机驱动过程的准确控制。

本发明实施例还提供了一种带有步进电机的冷媒阀，图5为本发明实施例提供的一种带有步进电机的冷媒阀的结构示意图。结合图2、图3和图5，冷媒阀100包括壳体60、定子组件601、转子组件602以及线路板组件90，线路板组件90设置于壳体60形成的内腔中，定子组件601设置于转子组件602的外周，转子组件602和定子组件601构成冷媒阀100中的步进电机，定子组件601包括线圈5(图5中未示出)，转子组件602包括永磁体，线圈5与线路板组件90电连接，线圈5通电后产生激励磁场，转子组件602在激励磁场中转动，线路板组件90成形有上述实施例的步进电机的控制系统(图5中未示出)。由于线路板组件中集成有上述实施例的步进电机的控制系统，因此也具备上述实施例步进电机的控制系统的有益效果，这里不再赘述。

本发明实施例还提供了一种步进电机的控制系统的控制方法，可以应用在需要对步进电机进行控制的场景，可以由本发明实施例提供的步进电机的控制系统执行，图6为本发明实施例提供的一种步进电机的控制系统的控制方法的流程示意图，每个驱动周期包括第一驱动阶段和第二驱动阶段，如图6所示，控制方法包括：

s110、在第一驱动阶段，控制第一开关管组中的第一开关管和第四开关管导通，控制第一开关管组中的第二开关管和第三开关管关断，控制第二开关组中的所有开关管均关断，使与第一开关管组对应的步进电机的线圈产生第一驱动电流。

示例性的，结合图2和图3，在第一驱动阶段，驱动模块31可以调节脉冲信号输入端b1至b4输入的脉冲信号的电平值并对应传输至控制信号输出端c1至c4，控制第一开关管组41中的第一开关管t1和第四开关管t4导通，控制第一开关管组41中的第二开关管t2和第四开关管t4关断，且驱动模块32可以调节脉冲信号输入端b5至b8输入的脉冲信号的电平值并对应传输至控制信号输出端c5至c8，控制第二开关管组42中的第一至第四开关管均关断。此时，与第一开关管组41中的第一开关管t1的第二端c和第三开关管t3的第二端c电连接的步进电机的线圈51中产生第一驱动电流i1，第一驱动电流电流i1的方向如图2所示，永磁体6在电流i1的作用下顺时针转动。

s120、在第二驱动阶段，控制第二开关管组中的第一开关管t1和第四开关管导通，控制第二开关管组中的第二开关管和第三开关管关断，控制第一开关组中的所有开关管均关断，使与第二开关管组对应的步进电机的线圈产生第二驱动电流。其中，步进电机在第一驱动电流和第二驱动电流作用下的转动方向相同。

示例性的，结合图2和图3，在第二驱动阶段，驱动模块32可以调节脉冲信号输入端b5至b8输入的脉冲信号的电平值并对应传输至控制信号输出端c5至c8，控制第二开关管组42中的第一开关管t1和第四开关管t4导通，控制第二开关管组42的第二开关管t2和第三开关管t3关断，且驱动模块31可以调节脉冲信号输入端b1至b4输入的脉冲信号的电平值并对应传输至控制信号输出端c1至c4，控制第一开关管组41中的第一至第四开关管均关断。此时，与第二开关管组42中的第一开关管t1的第二端c和第三开关管t3的第二端c电连接的步进电机的线圈52中产生第二驱动电流i2，第二驱动电流i2的方向如图2所示，同样的，永磁体6在电流i2的作用下顺时针转动，即步进电机在第一驱动电流i1和第二驱动电流i2作用下的转动方向相同，可以通过循环第一驱动阶段和第二驱动阶段的控制过程，实现对步进电机的持续驱动。

另外，可以通过设置第一开关管组41产生的驱动电流i1的大小或者通过设置第二开关管组42产生的第二驱动电流i2的大小控制步进电机永磁体6的转动方向，以利用步进电机实现多通路冷媒阀为例，可以通过控制步进电机的转动方向和转动角度实现不同通路的选择。

另外，也可以在第一驱动阶段，控制第一开关管组41中的第一开关管t1和第四开关管t4关断，第二开关管t2和第三开关管t3导通，控制第二开关管组42中的所有的开关管全部关断，则第一开关管组41产生与i1相反方向的驱动电流，步进电机的永磁体6逆时针转动。在第二驱动阶段，控制第二开关管组42的第一开关管t1和第四开关管t4关断，第二开关管t2和第三开关管t3导通，控制第一开关管组41中的所有的开关管全部关断，则第二开关管组42产生与i2相反方向的驱动电流，步进电机的永磁体6同样逆时针转动，循环第一驱动阶段和第二驱动阶段的控制过程，同样实现对步进电机的持续驱动，且可以通过控制第一开关管组41和第二开关管组42中的导通状态控制步进电机的转动方向，通过控制第一开关管组41和第二开关管组42产生的驱动电流的大小控制步进电机的转动角度。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。