专利名称：一种步进电机驱动电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及步进电机领域，具体涉及一种步进电机驱动电路。
背景技术：
本实用新型涉及一种步进驱动电路，现有的步进驱动电路主要采用N型MOS管作为功率开关，其功率器件的驱动采用专用驱动芯片，该电路存在有两方面的问题1、专用驱动芯片成本较高；2、专用驱动芯片的工作电压一般为12VDC，这样使得步进驱动器无法在的低电压条件下(低于15VDC)正常工作。但在很多小型仪器或生化检测设备中所采用的步进电机非常小，要求驱动器的工作电压很低如在12VDC条件下。目前这类用途中的步进驱动器主要采用专用芯片来控制，但专用芯片控制的步进电机无法解决电机在中低速条件下的振动和噪声问题。
发明内容为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种步进电机驱动电路以降低驱动电路的工作电压。一种步进电机驱动电路，包括控制单元、N沟道MOS管和第二 MOS管驱动电路，还包括P沟道MOS管和第一 MOS管驱动电路，所述控制单元通过第二 MOS管驱动电路与N沟道MOS管的栅极连接以控制N沟道MOS管的通断，所述控制单元通过第一 MOS管驱动电路与P沟道MOS管的栅极连接以控制P沟道MOS管的通断。优选地，所述第一 MOS管驱动电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第三电阻和第四电阻，所述第一三极管和第三三极管是NPN三极管，所述第二三极管是PNP三极管，所述第三三极管的集电极通过第三电阻和第四电阻与电机电源连接，所述第三三极管的基极和射极分别与控制单元的第二 PWM输出端和地连接，所述第一三极管的集电极、基极和射极分别与电机电源、第三电阻与第四电阻的公共端和第二三极管的射极连接，所述第二三极管的基极和集电极分别与所述第一三极管的基极和地连接，所述P沟道MOS管的栅极与第一三极管的射极连接，P沟道MOS管和N沟道MOS管串联在电机电源和地之间，P沟道MOS管和N沟道MOS管的公共端与步进电机的一个绕线组连接。优选地，所述第一 MOS管驱动电路还包括第一电阻和第二电阻，所述第二电阻跨接在第三三极管的基极与射极之间，所述第三三极管的基极通过第一电阻与控制单元的第二 PWM输出端连接。优选地，所述第二 MOS管驱动电路包括第四三极管、第五三极管、第一二极管、第五电阻和第七电阻，所述第四三极管和第五三极管是NPN三极管，所述第五三极管的集电极通过第七电阻与器件电源连接，所述第五三极管的基极通过第五电阻与电路电源连接、且所述第五三极管的基极与控制单元的第一 PWM输出端连接，所述第五三极管的射极与地连接，第四三极管的集电极、基极和射极分别与器件电源、第五三极管的集电极和N沟道MOS管的栅极连接，第一二极管的阳极和阴极分别与第五三极管的集电极和第四三极管的射极连接，P沟道MOS管和N沟道MOS管串联在电机电源和地之间，P沟道MOS管和N沟道MOS管的公共端与步进电机的一个绕线组连接。优选地，所述第二 MOS管驱动电路还包括第六电阻，所述第五三极管的基极通过第六电阻与控制单元的第一 PWM输出端连接。优选地，还包括采样电阻和放大电路，所述采样电阻串联在N沟道MOS管和地之间，所述放大电路的输入端与采样电阻与N沟道MOS管的公共端连接，输出端与控制单元的电流采样输入端连接。优选地，所述放大电路包括放大器、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第i^一电阻、第十二电阻、第一电容和第二电容，所述放大器的同相输入端通过第一电容接地、并通过第八电阻与采样电阻连接以及通过第九电阻与参考电压连接，反向输入端通过第十电阻与地 连接以及通过第十一电阻与放大器的输出端连接，放大器的输出端通过第十二电阻与控制 单元的电流采样输入端连接，电流采样输入端通过第二电容与地连接。本实用新型的有益效果是本步进电机驱动电路可以在较低电压下工作，从而可以应用在小型步进电机上，以及其他低工作电压的场合下。
图I是本实用新型一种实施例的步进电机驱动电路框图；图2是本实用新型一种实施例的步进电机驱动电路框图；图3是本实用新型一种实施例的步进电机驱动电路图；图4是本实用新型一种实施例的两相步进电机中A相驱动电路图；图5是本实用新型一种实施例的电流放大电路图；图6是本实用新型一种实施例的两相步进电机中B相驱动电路图；图7是本实用新型一种实施例的三相步进电机驱动电路图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的具体实施例作进一步详细说明。如图I所示，一种实施例的步进电机驱动电路，包括控制单元、N沟道MOS管和第二 MOS管驱动电路，还包括P沟道MOS管和第一 MOS管驱动电路，控制单元的第二 PWM输出端通过第二 MOS管驱动电路与N沟道MOS管的栅极连接，从而控制N沟道MOS管的导通和关断，控制单元的第一 PWM输出端通过第一 MOS管驱动电路与P沟道MOS管的栅极连接，从而控制P沟道MOS管的导通和关断。如图2-4所示，在一种更为具体的实施例中，步进电机驱动电路的第一 MOS管驱动电路包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第一电阻Rl和第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻4，第一三极管Ql和第三三极管Q3是NPN三极管，第二三极管Q3是PNP三极管，第三三极管Q3的集电极通过第三电阻R3和第四电阻R4与电机电源VM连接，第三三极管Q3的基极通过第一电阻Rl与控制单元的第一 PWM输出端(即上桥PWM输出端)连接，其射极与地GND连接，第二电阻R2跨接在第三三极管Q3的基极和射极Q3之间，第一三极管Ql的集电极、基极和射极分别与电机电源VM、第三电阻R3与第四电阻R4的公共端和第二三极管Q2的射极连接，第二三极管Q2的基极和集电极分别与第一三极管Ql的基极和地GND连接，P沟道MOS管Ml的栅极与第一三极管Ql的射极连接，P沟道MOS管Ml和N沟道MOS管M2串联在电机电源VM和地PGND之间，P沟道MOS管Ml和N沟道MOS管M2的公共端与步进电机的一个绕线组A相绕线组的第一 A相接入端A+连接。当上桥PWM信号是高电平时，第三三极管Q3导通，这样第一三极管Ql的基极将产生一个低于电机电源电压VM但可以驱动P沟道MOS管Ml的电压，这时P沟道MOS管Ml的栅极电压由电机电源电压VM，通过第二三极管Q2放电，使得P沟道MOS管Ml的栅极处于可以导通的值，从而P沟道MOS管Ml导通；反之，当上桥PWM信号为低电平时，第三三极管Q3关断，第一三极管Ql的基极电压将提升到电机电源电压VM，这样P沟道MOS管Ml的栅极电压也提升到电机电源电压VM，P沟道MOS管Ml关断。第二 MOS管驱动电路包括第四三极管Q4、第五三极管Q5、第一二极管D1、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7，第四三极管D4和第五三极管D5是NPN三极管，第五三极管Q5的集电极通过第七电阻R7与器件电源VDD连接，其基极通过第六电阻R6与控制单元的第二 PWM输出端(即下桥PWM输出端)连接，其射极与地GND连接，控制单元的第一 PWM输出端通过第五电阻R5与电路电源VCC连接，第四三极管Q4的集电极、基极和射极分别与器件电源VDD、第五三极管Q5的集电极和N沟道MOS管M2的栅极连接，第一二极管Dl的阳极和阴极分别与第五三极管Q5的集电极和第四三极管Q4的射极连接。当下桥PWM为高电平时，第五三极管Q5关断，第四三极管Q4的基极电压为低于
0.5V低电平，第四三极管Q4关断，N沟道MOS管M2的栅极电压由器件电源电压VDD，通过第一二极管D1，调整到低于0. 5V的低电平，N沟道MOS管M2关断；反之，当下桥PWM为低 电平时，第四三极管Q4的基极电压为器件电源电压VDD，第四三极管Q4导通，N沟道MOS管M2的栅极电压由低电平提升到器件电源电压VDD，N沟道MOS管M2导通。当步进电机是两相步进电机时，其包括A相驱动电路和B相驱动电路，A相驱动电路包括结构相同的左A相驱动电路和右A相驱动电路，如图4所示，其中两相步进电机的A相绕组接在第一 A相接入端A+和第二 A相接入端A-之间，而左A相驱动电路或右A相驱动电路由上述第一 MOS管驱动电路和第二 MOS管驱动电路构成。同样，B相驱动电路结构与A相驱动电路相同，包括结构相同的左B相驱动电路和右B相驱动电路，如图6所示，其中两相步进电机的B相绕组接在第一 B相接入端B+和第二 B相端B-之间。控制单元提供8 路 PWM 控制信号，分别为LAH、LAL、RAH、RAL, LBH、LBL, RBH、RBL。当步进电机是三相步进电机时，其包括结构相同的A相驱动电路、B相驱动电路和C相驱动电路，三者均有上述第一 MOS管驱动电路和第二 MOS管驱动电路构成。控制单元提供6路PWM控制信号，分别为AH、AL、BH、BL、CH、CL。步进电机驱动电路还包括采样电阻RSAl和放大电路，采样电阻RSAl串联在N沟道MOS管M2和地PGND之间，放大电路包括放大器U13C、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第i^一电阻R11、第十二电阻R12、第一电容Cl和第二电容C2，放大器U13C的同相输入端通过第一电容Cl接地，该同相输入端还通过第八电阻R8与采样电阻RSAl的端点M连接、以及通过第九电阻R9与参考电压REF (在一个具体实施例中，该参考电压可以选用
1.65V)连接，放大器U13C的反向输入端通过第十电阻RlO与地GND连接、并通过第i^一电阻Rll与放大器U13C的输出端连接，放大器U13C的输出端通过第十二电阻R12与控制单元的电流采样输入端ISAO连接，电流采样输入端ISAO通过第二电容C2与地GND连接。其中，A相采样电阻RSAl可以串接在左A相驱动电路或右A相驱动电路中以实现对A相电流的采样；同样，B相采样电阻RSBl可以串接在左B相驱动电路或右B相驱动电路中以实现对B相电流的采样。无论是两相步进驱动电路还是三相步进器，电流采样电路为2路。其中三相步进驱动电路可以选择A、B、C中间的任意两相进行电流采样。本电路的P沟道MOS管和N沟道MOS管作为功率开关，其功率器件的驱动采用三 极管和二极管等电路组成，该电路适合于工作电压在910VDC的宽电压范围应用的步进驱动器。
权利要求1.一种步进电机驱动电路，包括控制单元、N沟道MOS管和第二 MOS管驱动电路，其特征是还包括P沟道MOS管和第一 MOS管驱动电路，所述控制单元通过第二 MOS管驱动电路与N沟道MOS管的栅极连接以控制N沟道MOS管的通断，所述控制单元通过第一 MOS管驱动电路与P沟道MOS管的栅极连接以控制P沟道MOS管的通断。
2.如权利要求I所述的步进电机驱动电路，其特征是所述第一MOS管驱动电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第三电阻和第四电阻，所述第一三极管和第三三极管是NPN三极管，所述第二三极管是PNP三极管，所述第三三极管的集电极通过第三电阻和第四电阻与电机电源连接，所述第三三极管的基极和射极分别与控制单元的第二 PWM输出端和地连接，所述第一三极管的集电极、基极和射极分别与电机电源、第三电阻与第四电阻的公共端和第二三极管的射极连接，所述第二三极管的基极和集电极分别与所述第一三极管的基极和地连接，所述P沟道MOS管的栅极与第一三极管的射极连接，P沟道MOS管和N沟道MOS管串联在电机电源和地之间，P沟道MOS管和N沟道MOS管的公共端与步进电机的一个绕线组连接。
3.如权利要求2所述的步进电机驱动电路，其特征是所述第一MOS管驱动电路还包括第一电阻和第二电阻，所述第二电阻跨接在第三三极管的基极与射极之间，所述第三三极管的基极通过第一电阻与控制单元的第二 PWM输出端连接。
4.如权利要求I所述的步进电机驱动电路，其特征是所述第二MOS管驱动电路包括第四三极管、第五三极管、第一二极管、第五电阻和第七电阻，所述第四三极管和第五三极管是NPN三极管，所述第五三极管的集电极通过第七电阻与器件电源连接，所述第五三极管的基极通过第五电阻与电路电源连接、且所述第五三极管的基极与控制单元的第一 PWM输出端连接，所述第五三极管的射极与地连接，第四三极管的集电极、基极和射极分别与器件电源、第五三极管的集电极和N沟道MOS管的栅极连接，第一二极管的阳极和阴极分别与第五三极管的集电极和第四三极管的射极连接，P沟道MOS管和N沟道MOS管串联在电机电源和地之间，P沟道MOS管和N沟道MOS管的公共端与步进电机的一个绕线组连接。
5.如权利要求4所述的步进电机驱动电路，其特征是所述第二MOS管驱动电路还包括第六电阻，所述第五三极管的基极通过第六电阻与控制单元的第一 PWM输出端连接。
6.如权利要求1-5任一所述的步进电机驱动电路，其特征是还包括采样电阻和放大电路，所述采样电阻串联在N沟道MOS管和地之间，所述放大电路的输入端与采样电阻与N沟道MOS管的公共端连接，输出端与控制单元的电流采样输入端连接。
7.如权利要求6所述的步进电机驱动电路，其特征是所述放大电路包括放大器、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第一电容和第二电容，所述放大器的同相输入端通过第一电容接地、并通过第八电阻与采样电阻连接以及通过第九电阻与参考电压连接，反向输入端通过第十电阻与地连接以及通过第十一电阻与放大器的输出端连接，放大器的输出端通过第十二电阻与控制单元的电流采样输入端连接，电流采样输入端通过第二电容与地连接。
专利摘要本实用新型公开了一种步进电机驱动电路，包括控制单元、N沟道MOS管和第二MOS管驱动电路，其特征是还包括P沟道MOS管和第一MOS管驱动电路，所述控制单元通过第二MOS管驱动电路与N沟道MOS管的栅极连接以控制N沟道MOS管的通断，所述控制单元通过第一MOS管驱动电路与P沟道MOS管的栅极连接以控制P沟道MOS管的通断。本步进电机驱动电路可以在较低电压下工作，从而可以应用在小型步进电机上，以及其他低工作电压的场合下。
文档编号H02P8/00GK202663340SQ20122032267
公开日2013年1月9日 申请日期2012年7月5日 优先权日2012年7月5日
发明者熊世辉, 李朝晖, 张旭, 苏喜军 申请人:深圳市英纳仕电气有限公司