步进电机驱动器的制作方法

本发明涉及到步进电机驱动器领域，特别涉及到反应式步进电机且具有公共连接点的驱动器，以及涉及到反应式步进电机的应用领域的技术发明。

背景技术：

在现有反应式步进电机恒流斩波驱动技术中，一般每相绕组都有两根引出线，引出线较多也增加了好多成本，在线切割机床上，采用各相公共接点引出方式，一般都采取双电源方式驱动，或采用电阻限流的方式来驱动步进电机，这种方式下，电源消耗较大，高速转动时力矩较小，步进电机容易失步等缺陷，机械传动噪音较大。在现有斩波驱动器电路中，对有公共接点的步进电机还是无法实现斩波驱动或恒流斩波驱动。

在现有的步进电机驱动技术中总结，普遍存在电机效率很低，转矩小，容易失步，电机跟机床谐振等缺陷。

技术实现要素：

鉴于背景技术所存在的不足，本发明要解决反应式步进电机效率低，转矩小，容易失步，电机跟机床谐振等问题。

本发明提供一种稳定的反应式步进电机斩波驱动器，为此，本发明是采取如下技术方案来解决上述技术问题的：步进电机驱动器，包括电源滤波电容，单片机，功率桥输出电路，其特征在于所述功率桥输出电路通过功率管驱动电路与单片机对应电连接，所述功率桥输出电路的上桥臂在快速续流期间关闭；其特征在于所驱动的步进电机，各相绕组之间有一个公共的连接点，该连接点与电源的正极连接；所述功率桥输出电路的上、下桥臂功率管为场效应管，上述的两场效应管的d极相连接，所述上桥臂功率管场效应管的s极与二极管的正极连接，所述二极管的负极与电源正极连接；具有快速续流吸收电路，所述的快速续流吸收电路具有过电压释放电路；具有快速续流吸收电路的正极与快速续流二极管的负极连接，所述快速续流二极管的正极与相绕组连接，所述快速续流吸收电路的负极与电源的正极连接；具有快速续流吸收电阻，所述快速续流吸收电阻的一端连接电源的正极，另一端与快速续流二极管的负极连接，所述快速续流二极管的正极与相绕组连接；具有上述步进电机驱动器的步进电机，所述步进电机与所述的步进电机驱动器电连接；具有上述步进电机的自动化设备，其特征在于所述步进电机安装在所述自动化设备上；具有所述步进电机的家用电器或工业电器或无人机，所述电机与该家用电器或工业电器或无人机连接；具所述步进电机的车辆，具有蓄电池，车轮，转向装置，刹车装置，灯光装置，速度调节装置，所述的各装置直接或间接安装在车架上。

上述的步进电机驱动器，适合于两相、三相、四相和五相电机的驱动，本发明驱动反应式步进电机效率高，转矩大，速度快，不容易失步，电机跟机床无谐振，彻底解决了现有技术存在的问题。

附图说明

下面再结合附图进一步描述本发明的有关细节。

图1为本发明电路五相步进电机驱动原理示意图；

具体实施方式

步进电机驱动器，包括电源滤波电容e2，单片机，功率桥输出电路由m1、m2、d1组成了a相驱动电路，

d10是m1内置二极管，d7是m2内置二极管，m3、m4、d3组成了b相驱动电路，d4是m3内置二极管，d8是m4内置二极管，m5、m6、d5组成了c相驱动电路，d12是m5内置二极管，d9是m6内置二极管，m7、m8、d13组成了d相驱动电路，d13是m7内置二极管，d14是m8内置二极管，m9、m10、d15组成了e相驱动电路，d20是m9内置二极管，d18是m10内置二极管，功率管采用的场效应管，各相上下功率管的g脚，分别与功率管驱动电路对应连接，所述功率桥输出电路通过功率管驱动电路与单片机对应电连接，所述功率桥输出电路的上桥臂在快速续流期间关闭，其特征在于所驱动的步进电机，各相绕组la、lb、lc、ld、le之间有一个公共的连接点，该连接点与电源的正极+vm连接；(以下以a相为例说明)所述功率桥输出电路的上、下桥臂功率管为m1、m2场效应管，上述的两场效应管m1、m2的d极相连接，所述的上桥臂是由m1、d1组成并负责慢速续流，所述上桥臂功率管场效应管m1的s极与慢速续流二极管d1的正极连接，所述二极管d1的负极与电源正极+vm连接；e1、d2、d4、d6、d14、d16组成快速续流吸收电路，过电压释放电路由r3、r4、r2、r5、r8、r6、r7、r9、p1、n1、l1a组成，当+vmh的电压小于+vm两倍电压时l1a打开，n1的基极接地，n1、p1管关闭状态，当+vmh的电压大于+vm两倍电压时l1a关闭，n1的获得基极偏置电流导通，p1管导通，电容e1上的电量通过r3放电，确保电容e1上相当于+vm的电压值，提高电容e1上的电压值，会减少快速续流的时间；具有快速续流吸收电路的正极+vmh与快速续流二极管d2的负极连接，所述快速续流二极管d2的正极与相绕组la连接，所述快速续流吸收电路的e1负极与电源的正极+vm连接；具有快速续流吸收电阻，将e1更换成电阻，所述快速续流吸收电阻的一端连接电源的正极+vm，另一端与快速续流二极管d2的负极连接，所述快速续流二极管d2的正极与相绕组la连接；具有上述步进电机驱动器的步进电机，所述步进电机与所述的步进电机驱动器电连接；具有上述步进电机的自动化设备，其特征在于所述步进电机安装在所述自动化设备上；具有所述步进电机的家用电器或工业电器或无人机，所述电机与该家用电器或工业电器或无人机连接；具所述步进电机的车辆，具有蓄电池，车轮，转向装置，刹车装置，灯光装置，速度调节装置，所述的各装置直接或间接安装在车架上。

当a相通电时，m2上g极有pwm斩波信号，m1、m2可以互补导通，当pwm为高电平时m2导通m1截止，电源+vm通过绕组、通过m2，再通过r1到地线在la上形成了电流，当pwm为低电平时，m2关闭，m1导通，la上产生慢续流电流经m1、d1到+vm再回到绕组，形成了闭合回路进行续流。

当换相时断开a相，将la绕组的磁能快速降下来需要快速续流释放出来，关闭m1、m2，绕组中的续流电流流经d2、电容e1正极、流经e1负极、到达+vm、回到绕组，这时电容上的电压相当于电源的电压，快速吸收了la绕组中的磁能，这个过程叫快速续流。

以上对五相的步进电机驱动工作原理做介绍，la、lb、lc接入为三相的步进电机驱动器，la、lb、lc、ld接入为四相的步进电机驱动器。

本领域的普通技术人员根据上述实施例同理可以实现对n相步进电机驱动器。

技术特征：

1.一种步进电机驱动器，包括单片机，功率桥输出电路，其特征在于所述功率桥输出电路通过功率管驱动电路与单片机对应电连接，所述功率桥输出电路的上桥臂在快速续流期间关闭。

2.根据权利要求1所述步进电机驱动器，其特征在于所驱动的步进电机，各相绕组之间有一个公共的连接点，该连接点与电源的正极连接。

3.根据权利要求1所述步进电机驱动器，其特征在于所述功率桥输出电路的上、下桥臂功率管为场效应管，上述的两场效应管的d极相连接，所述上桥臂功率管场效应管的s极与二极管的正极连接，所述二极管的负极与电源正极连接。

4.根据权利要求1所述步进电机驱动器，其特征在于具有快速续流吸收电路，所述的快速续流吸收电路具有过电压释放电路。

5.根据权利要求1所述步进电机驱动器，其特征在于具有快速续流吸收电路的正极与快速续流二极管的负极连接，所述快速续流二极管的正极与相绕组连接，所述快速续流吸收电路的负极与电源的正极连接。

6.根据权利要求1所述步进电机驱动器，其特征在于具有快速续流吸收电阻，所述快速续流吸收电阻的一端连接电源的正极，另一端与快速续流二极管的负极连接，所述快速续流二极管的正极与相绕组连接。

7.具有权利要求1-6任一步进电机驱动器的步进电机，其特征在于所述步进电机与所述的步进电机驱动器电连接。

8.具有权利要求7所述步进电机的自动化设备，其特征在于所述步进电机安装在所述自动化设备上。

9.具有权利要求7所述步进电机的家用电器，其特征在于所述电机与该家用电器或工业电器或无人机连接。

10.具有权利要求7所述步进电机的车辆，其特征在于具有蓄电池，车轮，转向装置，刹车装置，灯光装置，速度调节装置，所述的各装置直接或间接安装在车架上。

技术总结
本发明公开了一种步进电机驱动器，其特征在于功率桥输出电路的上桥臂在快速续流期间关闭；所驱动的步进电机，各相绕组之间有一个公共的连接点，该连接点与电源的正极连接；所述功率桥输出电路的上、下桥臂功率管为场效应管，上述的两场效应管的D极相连接，所述上桥臂功率管场效应管的S极与二极管的正极连接，所述二极管的负极与电源正极连接；具有快速续流吸收电路，所述的快速续流吸收电路具有过电压释放电路；具有快速续流吸收电阻，所述快速续流吸收电阻的一端连接电源的正极，另一端与快速续流二极管的负极连接，所述快速续流二极管的正极与相绕组连接。

技术研发人员：何伟斌;何风云
受保护的技术使用者：何伟斌
技术研发日：2020.05.29
技术公布日：2021.03.30