一种步进电机驱动电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于步进电机驱动技术领域，具体涉及一种步进电机驱动电路。
【背景技术】
[0002]步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，步进电机以相数可分为二相步进电机、三相步进电机、四相步进电机、五相步进电机等，步进电机在使用时每一相均需要驱动信号，现有的步进电机驱动器均封装在较小空间内，且步进电机驱动时电磁环境十分恶劣，相间和相内干扰现象较为严重;其次，步进电机线圈在突然停止驱动时会发生振荡、电流急剧增大发热厉害，使功耗增大；另外，步进电机每一相驱动信号多采用开环驱动方式，控制不稳定，可靠性差；因此，现如今缺少一种结构简单、体积小、成本低、设计合理的步进电机驱动电路，针对步进电机的每一相驱动信号均采用隔离电路和隔离放大器使步进电机驱动输入信号与步进电机之间实现电隔离，避免步进电机相间和相内相互干扰;通过在步进电机每一相的驱动电路后设置电流泄放电路，减少线圈振荡及线圈发热厉害，减少功耗；同时，步进电机每一相驱动信号均采用闭环反馈驱动方式，通过电流采样、转换电压及电压比较有效控制每一相驱动信号稳定可靠，精度高。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种步进电机驱动电路，其设计新颖合理，结构简单，采用隔离电路和隔离放大器实现控制器与步进电机之间的电隔离，具有良好的电流泄放功能，反馈模式控制精度高，实用性强，便于推广使用。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种步进电机驱动电路，其特征在于:包括依次连接的控制器、步进电机驱动电路和步进电机，以及与所述控制器相接的定时电路;所述步进电机驱动电路的数目为多个，每个所述步进电机驱动电路均包括依次连接的比较器、触发器、隔离电路和驱动电路，以及与所述驱动电路输出端相接的电流泄放电路和信号反馈电路;所述信号反馈电路包括依次连接的电流采样电路、隔离放大器和运算放大器，所述运算放大器的输出端与比较器的输入端相接，所述电流采样电路的输入端和所述步进电机的输入端均与驱动电路的输出端相接，所述比较器的输入端和所述触发器的输入端均与控制器的输出端相接，所述定时电路包括定时芯片DS1302。
[0005]上述的一种步进电机驱动电路，其特征在于:所述比较器包括运放Ul，所述运放Ul的同相输入端经电阻R3与控制器相接，运放Ul的输出端分两路，一路经电阻R2与5V电源相接，另一路为比较器的信号输出端。
[0006]上述的一种步进电机驱动电路，其特征在于:所述触发器包括D触发器U2，所述D触发器U2的CIR管脚与比较器的信号输出端相接，D触发器U2的CLK管脚与控制器相接，D触发器U2的D管脚、SD管脚和VCC管脚均与5V电源相接。
[0007]上述的一种步进电机驱动电路，其特征在于:所述隔离电路包括隔离芯片U3，所述隔离芯片U3的第I管脚与D触发器U2的Q管脚相接，隔离芯片U3的第4管脚与5V电源相接。
[0008]上述的一种步进电机驱动电路，其特征在于:所述驱动电路包括达林顿管Ql和三极管Q2，所述达林顿管Ql的第一极经电阻R4与隔离芯片U3的第3管脚相接，达林顿管Ql的第二极与三极管Q2的基极相接，达林顿管Ql的第三极与三极管Q2的集电极的连接端为驱动电路的信号输出端。
[0009 ]上述的一种步进电机驱动电路，其特征在于:所述电流泄放电路包括二极管D1、电感L1、电容Cl、电容C2和电阻Rl，所述二极管Dl的阳极与电感LI的一端相接，二极管DI的阳极和电感LI的一端的连接端与驱动电路的信号输出端相接，二极管Dl的阴极与并联的电阻Rl和电容C2的一端相接，并联的电阻Rl和电容C2的另一端分两路，一路与电感LI的另一端相接，另一路经电容Cl接地。
[0010]上述的一种步进电机驱动电路，其特征在于:所述电流采样电路包括精密电阻Rl O，所述精密电阻Rl O的一端与三极管Q2的发射极相接，精密电阻Rl O的另一端接地。
[0011]上述的一种步进电机驱动电路，其特征在于:所述隔离放大器包括隔离放大器HCPL-7800，所述隔离放大器HCPL-7800的Vin+管脚经电阻R8与精密电阻RlO的一端和三极管Q2的发射极的连接端相接，隔离放大器HCPL-7800的Vin-管脚接地，隔离放大器HCPL-7800 的 VDDl 管脚和 VDD2 管脚均与 5V 电源相接。
[0012]上述的一种步进电机驱动电路，其特征在于:所述运算放大器包括运放U4，所述运放U4的同相输入端经电阻R9与隔离放大器HCPL-7800的Vout+管脚相接，运放U4的反相输入端分两路，一路经电阻R13接地，另一路经电阻R12与隔离放大器HCPL-7800的Vout-管脚相接;运放U4的输出端分两路，一路经电阻R7与电阻R9和隔离放大器HCPL-7800的Vout+管脚的连接端相接，另一路经电阻Rl I与运放Ul的反相输入端相接。
[0013]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0014]1、本实用新型通过设置隔离电路，实现低压控制端驱动高压步进电机输出端，避免相间与相内的干扰;通过设置隔离放大器，实现高压步进电机输出端信号反馈回低压控制端，抗干扰性强，控制稳定可靠;实现控制器与步进电机之间的电隔离，切断了干扰信号的通道，电路简单，便于推广使用。
[0015]2、本实用新型通过设置比较器和触发器，当控制器给定信号不变，比较器通过比较信号反馈电路与控制器给定信号，当采集的信号反馈电路电压信号低于控制器给定信号时，比较器中的运放Ul输出高电平，控制器控制触发器使触发器输出高电平，隔离电路导通驱动三极管Q2导通驱动步进电机线圈电流升高；当采集的信号反馈电路电压信号接近控制器给定信号时，比较器处于临界翻转状态，步进电机线圈电流维持在此临界值上下微小变动而平均值不变，可靠稳定，使用效果好。
[0016]3、本实用新型通过设置电流泄放电路，当控制器给定信号突然停止驱动时，采用二极管、电阻、电容和电感组成的泄放电路，减少线圈振荡及线圈发热厉害，减少功耗。
[0017]4、本实用新型设计新颖合理，体积小，控制精度高，实用性强，便于推广使用。
[0018]综上所述，本实用新型设计新颖合理，结构简单，采用隔离电路和隔离放大器实现控制器与步进电机之间的电隔离，具有良好的电流泄放功能，反馈模式控制精度高，实用性强，便于推广使用。
[0019]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的电路框图。
[0021]图2为本实用新型的电路原理框图(图中未示出定时电路)。
[0022]图3为本实用新型步进电机驱动电路的电路原理图。
[0023]附图标记说明:
[0024]I 一控制器；2—定时电路；3—步进电机驱动电路；
[0025]34 一比较器；3_2 一触发器；3_3 一隔离电路；
[0026]3-4—驱动电路；3-5—电流泄放电路； 3_6—电流采样电路；
[0027]3-7 一隔尚放大器；3_8—运算放大器；4 一步进电机。
【具体实施方式】
[0028]如图1和图2所示，本实用新型包括依次连接的控制器1、步进电机驱动电路3和步进电机4，以及与所述控制器I相接的定时电路2;所述步进电机驱动电路3的数目为多个，每个所述步进电机驱动电路3均包括依次连接的比较器3-1、触发器3-2、隔离电路3-3和驱动电路3-4，以及与所述驱动电路3-4输出端相接的电流泄放电路3-5和信号反馈电路;所述信号反馈电路包括依次连接的电流采样电路3-6、隔离放大器3-7和运算放大器3-8，所述运算放大器3-8的输出端与比较器3-1的输入端相接，所述电流采样电路3-6的输入端和所述步进电机4的输入端均与驱动电路3-4的输出端相接，所述比较器3-1的输入端和所述触发器3-2的输入端均与控制器I的输出端相接，所述定时电路2包括定时芯片DS1302。
[0029]需要说明的是，所述步进电机4包括二相步进电机、三相步进电机、四相步进电机或五相步进电机，所述步进电机驱动电路3的数目与所使用的步进电机的相数数目相同，多个电机驱动电路3分别驱动步进电机中对应的每一相线圈，使用定时电路2提前设置多个电机驱动电路3的相序，多个电机驱动电路3均与控制器I连接，定时电路2提前设置多个电机驱动电路3的相序均由控制器I输出。
[0030]如图3所示，本实施例中，所述比较器3-1包括运放Ul，所述运放Ul的同相输入端经电阻R3与控制器I相接，运放Ul的输出端分两路，一路经电阻R2与5V电源相接，另一路为比较器3-1的信号输出端。
[0031 ] 如图3所示，本实施例中，所述触发器3-2包括D触发器U2，所述D触发器