专利名称：步进电机高低压三态细分驱动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是涉及步进电机驱动电源装置，特别是一种步进电机高低压三态细分驱动装置。
在对步进电动机等电感性负载的驱动电源装置，其技术关键是，如何克服低速运转时的低频振荡；高速移动能力；定位精度；可靠性等问题。在专利申请号89202160.8的专利公开了＂一种可变细分式步进电机驱动电源＂，采用了无源电阻网络D/A转换技术形成台阶式的细分阶梯波，通过上、下管的双管恒流斩波技术，用上管斩波来达到细分的目的，但仅能满足细分的上升台阶，对下降台阶无任何作用，使某些频率点仍存在低频振荡，且存在细分台阶不易调整，精度差等不足之处。
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述不足，而提供一种兼顾高、低速运行要求，清除低频振荡，提高细分定位精度和高速移动能力，增加可靠性的步进电机高低压三态细分驱动装置。
本实用新型的上述目的是通过这样的结构采实现的，包括有控制信号XG、上管控制逻辑5、比较器6、过流检测控制8、R14，其编码信号A1.A2.A4与正的D/A网络2、负的D/A网络3和下管控制逻辑4相接，负的D/A网络3的输出与比较器7的输入端相接，比较器7的另一输入端与取样电阻R15和二极管V8的正极相按，取样电阻R15另一端按地，比较器7的输出与下管控制逻辑4相接；调压管T的集电极C与高压VHH相接，基极b与调压管推动1相接，发射极e与二极管V3；负极、电阻R3和上管推动及上管10相接，二极管V3的正极、电阻R3的另一端、电容C3正极、续流二板管V7的负极和二极管V9的负极相接，二极管V9的正极接高压VHL，电容C3另一端接地。本实用新型是通过恒流斩波充分发挥高低压和细分的优越性，采用了两个对称的正、负阶梯波形成网络，两个反馈信号，来控制细分电流的上升台阶和下降台阶。其工作原理，控制器输出的编码信号A1.A2.A4经过正的D/A网络2变换出正阶梯波信号TP，TP与电流取样信号FP在比较器6进行比较，经过上管控制逻辑5去控制上管推动及上管10斩波，当TP＞FP时，上、下管导通，电机绕组LM电流增大，为电流上升态；当TP＜FP时，上管关断，电机绕组LM的电流通过下管11→R14→R15→V8→回LM，为电流维持态；在控制器输出的细分编码信号A1.A2.A4经过负的D/A网络3变换出负阶梯信号TN，TN≈-TP，TN与电流取样信号FN在比较器7进行比较，当TN＞FN时，经过下管控制逻辑4和上管控制逻辑5同时关断上管10和下管11，电机烧组LM的电流通过V7→C3→R15→V8→回LM，电机绕组LM贮能向电容C3充电，为电流下降态。通过三态的控制，使电机线组LM电流波形与给定的阶梯波TP一致，从而有效地解决了电机的低频振荡和细分定位。电流控制回路为上、下管恒流斩波控制电路，控制信号XG通过调压管推动1来控制调压管的导通和截止。步进电机细分运转时，调压管T截止，VHL通过二极管V9、V3向上管推动及上管10提供高压电流，电容C3的电压为VHL；电机高速运转时，调压管T导通，VHH，加在上管推动及上管10上，VHH通过电阻R3向C3充电，使C3上电压为VHH。电容C3成为本驱动装置的二次电源，从而实现高速时用高压驱动电机，低速时用低压驱动的目的。
本实用新型，除具有过流等保护功能外，还具有下管自检控制装置，对下管损坏，能影响细分的下降台阶和高速驱动能力，故应随时检测下管的工作情况，由二极管V2的负极与下管推动及下管11相接，其正极与电阻R13、电容C7、比较器9的一个输入端相接，电阻R13的另一端接电源，电容C7的另一端接地，比较器9的另一输入端与电阻R22、R23相接，电阻R23的另一端接地，电阻R22的另一端与反相器IC5C的输出相接，反相器IC5C的输入与控制信号GF和下管控制逻辑4相接，比较器9的输出与下管控制逻辑4和故障逻辑控制13相接。其工作原理，控制信号GF信号为高，电机可以运转，此时反相器IC5C输出为低，即比较器9的负输入端为地电平，比较器9恒输出如高，下管控制逻辑4和上管控制逻辑5开放，上、下管可以斩波运行；GF信号为低，上、下管被关断，此时反相器IC5C输出为高，即比较器的负输入端按一设置电平。若下管被烧，则比较器9的正极的电平更低；反之，比较器9保持为高，下管完好。
本实用新型与现有技术相比，由于采用高、低压与细分相结合，充分发挥各自优越性，彻底消除了低速运转时低频振荡，提高了细分定位精度和快速移动能力，增加了驱动装置的可靠性等特点。适用于较高精度及可靠性要求的驱动控制装置，亦可驱动五相等独立绕组的步进电机。
本实用新型结合附图进一步说明。
图1为本实用新型结构示意图；图2为本实用新型实施例示意图；图3为本实用新型的功能块AD1的详细结构示意图。
图中1-调压管推动 2-正的D/A网络 3-负的D/A网络 4-下管控制逻辑 5-上管控制逻辑 6-比较器 7-比较器 8-过流检测控制 9-比较器 10-上管推动及上管 11-下管推动及下管 13-故障逻辑控制如图1所示，控制信号XG控制高压VHH、低压VHL切换，控制信号GF控制电机停转和下管检测，细分编码信号A1.A2.A4是输入信号，ALAM信号是本装置的输出信号，指示有过流、下管烧毁等故障。
图2为实施例结构示意图，实施例驱动装置是三相反应式步进电机，图中仅示一相的驱动装置结构示意图，其余相的驱动装置完全相同。在图2中所示的功能块AD1的详细结构示于图3。正的D/A网络2和负的D/A网络3可用电子模拟开关及电阻构成，亦可采用D/A芯片或电阻网络等构成。调压管推动1和调压管T、上管推动及上管10和下管推动及下管11可采用CTR、VMOS、IGBT及其相应的推动电路构成。比较器6由R26、IC2A、R30、R21构成。比较器7由R27、IC2C、R28、R32构成。过流检测控制8由R18、R19、R29、IC2B、R31、R24构成。比较器9由R20、IC2D、R33、R25构成。上管控制逻辑5由IC5A、IC18构成。下管控制逻辑4由IC1A、IC3C、IC5F、IC4D、IC5E、IC3A、IC5D构成。故障逻辑控制13由IC5B、R11、C6、V6、V5、R12、IC3B、IC3；D、IC4A、IC4B、R6、V4等构成。
权利要求1.一种步进电机高低压三态细分驱动装置，包括有控制信号XG、上管控制逻辑(5)、比较器(6)、过流检测控制(8)、R14，其特征是编码信号A1.A2.A4与正的D/A网络(2)、负的D/A网络(3)和下管控制逻辑(4)相接，负的D/A网络(3)的输出与比较器(7)的输入端相接，比较器(7)的另一输入端与取样电阻R15和二极管V8的正极相接，取样电阻R15另一端接地，比较器(7)的输出与下管控制逻辑(4)相接；调压管T的集电极C与高压VHH相接，基极b与调压管推动(1)相接，发射极e与二极管V3负极、电阻R3和上管推动及上管(10)相接，二极管V3的正极、电阻R3的另一端、电容C3正极续流二极管V7的负极和二极管V9的负极相接，二极管V9的正极接高压VHL，电容C3另一端接地。
2.根据权利要求1所述的步进电机高低压三态细分驱动装置，其特征是二极管V2的负极与下管推动及下管(11)相接，其正极与电阻R13、电容C7、比较器(9)的一个输入端相接，电阻R13的另一端接电源，电容C7的另一端接地，比较器(9)的另一输入端与电阻R22、R23相接，电阻R23的另一端接地，电阻R22的另一端与反相器1C5C的输出相接，反相器1C5C的输入与控制信号GF和下管控制逻辑(4)相接，比较器9的输出与下管控制逻辑(4)和故障逻辑控制(13)相接。
专利摘要本实用新型通过恒流斩波充分发挥高低压和细分的优越性,采用了两个对称的正、负阶梯波形成网络,两个反馈信号,来控制细分电流的上升台阶和下降台阶。与现有技术相比,彻底清除了低速运转时低频振荡,提高了细分定位精度和快速移动能力,增加了驱动装置的可靠性等特点。适用于较高精度及可靠性要求的驱动控制装置,亦可驱动五相等独立绕组的步进电机。
文档编号H02P8/32GK2281614SQ9622410
公开日1998年5月13日 申请日期1996年11月22日 优先权日1996年11月22日
发明者张睿 申请人:国营重庆巴山仪器厂