一种存取款一体机、步进电机及其驱动电路的制作方法

本发明属于电机驱动技术领域，尤其涉及一种存取款一体机、步进电机及其驱动电路。

背景技术：

对于需要机械传动力进行驱动的产品或者设备而言，目前普遍以部步进电机作为动力输出。例如，现有的存取款一体机芯主要采用两相单极性步进电机进行驱动，并且驱动过程主要采用三肯公司的sla7078驱动芯片实现。

然而，由于步进电机在工作时容易发生电机线圈励磁效应，进而产生过多尖峰电压和各类谐波噪声，而sla7078驱动芯片的驱动电流输出控制管脚ref的参考电压限幅较小(最大450mv)，因此，当采用sla7078驱动芯片驱动步进电机时，sla7078驱动芯片的驱动电流输出控制管脚ref容易受到干扰，进而导致步进电机工作电流不稳定，从而使得电机运行力矩不足等问题产生，影响了步进电机的工作稳定性。

综上所述，现有的步进电机驱动电路存在因易受干扰而导致步进电机无法稳定工作的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种存取款一体机、步进电机及其驱动电路，旨在解决现有的步进电机驱动电路存在因易受干扰而导致步进电机无法稳定工作的问题。

本发明是这样实现的，一种步进电机驱动电路，连接在控制器与步进电机之间，所述步进电机驱动电路包括：驱动模块和抗干扰模块；

所述驱动模块的电压端接收工作电压，所述驱动模块的电流输出控制端与所述控制器的电流控制端连接，所述驱动模块的信号输入端与所述控制器的信号输出端连接，所述驱动模块的输出端与所述抗干扰模块的第二输入输出端以及所述步进电机的输入端连接，所述抗干扰模块的第一输入输出端与所述步进电机的电压端共接，并接收电源电压；

所述驱动模块接收所述控制器发送的电流控制信号和驱动控制信号；当所述驱动模块在所述工作电压作用下，根据所述电流控制信号和所述驱动控制信号向所述步进电机输出驱动电流时，所述步进电机与所述驱动模块形成电流通路，所述抗干扰模块与所述驱动模块形成第一泄放通路，并在所述第一泄放通路的作用下，对所述步进电机在通电瞬间所产生的尖峰电压进行泄放处理；

当所述驱动模块根据所述电流控制信号和所述驱动控制信号无驱动电流输出至所述步进电机时，所述步进电机与所述驱动模块没有形成电流通路，所述抗干扰模块与所述驱动模块形成第二泄放通路，并在所述第二泄放通路的作用下，对所述步进电机在无电流通路下形成的尖峰电压进行泄放处理。

本发明的另一目的还在于提供一种步进电机，所述步进电机包括上述的步进电机驱动电路。

本发明的又一目的还在于提供一种存取款一体机，所述存取款一体机包括上述的步进电机。

在本发明中，通过采用包括驱动模块和抗干扰模块的步进电机驱动电路，使得当驱动模块在工作电压作用下，根据电流控制信号和驱动控制信号向步进电机输出驱动电流时，步进电机与驱动模块形成电流通路，抗干扰模块与驱动模块形成第一泄放通路，并在第一泄放通路的作用下，对步进电机在通电瞬间所产生的尖峰电压进行泄放处理；而当驱动模块根据电流控制信号和驱动控制信号无驱动电流输出至步进电机时，步进电机与驱动模块没有形成电流通路，抗干扰模块与驱动模块形成第二泄放通路，并在第二泄放通路的作用下，对步进电机在无电流通路下形成的尖峰电压进行泄放处理，以此降低步进电机因励磁效应对驱动模块所产生的干扰，从而使得步进电机可稳定工作，解决了现有的步进电机驱动电路存在因易受干扰而导致步进电机无法稳定工作的问题。

附图说明

图1是本发明一实施例所提供的步进电机驱动电路的模块结构示意图；

图2是本发明另一实施例所提供的步进电机驱动电路的模块结构示意图；

图3是本发明一实施例所提供的步进电机驱动电路的电路结构示意图；

图4是本发明一实施例所提供的步进电机驱动电路的工作原理示意图；

图5是本发明另一实施例所提供的步进电机驱动电路的工作原理示意图；

图6是现有的驱动电路在驱动步进电机时电机中线圈产生励磁尖峰电压的波形示意图；

图7是本发明的驱动电路在驱动步进电机时电机中线圈产生励磁尖峰电压的波形示意图；

图8是现有的驱动电路中驱动模块的电流输出控制端的信号波形示意图；

图9是本发明的驱动电路中驱动模块的电流输出控制端的信号波形示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述：

图1示出了本发明一实施例所提供的步进电路驱动电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，本发明实施例所提供的步进电机驱动电路1连接在控制器2和步进电机3之间，并且该步进电机驱动电路1包括驱动模块10和抗干扰模块11。

其中，驱动模块10的电压端接收工作电压vcc，驱动模块10的电流输出控制端与控制器2的电流控制端连接，驱动模块10的信号输入端与控制器2的信号输出端连接，驱动模块10的输出端与抗干扰模块11的第二输入输出端以及步进电机3的输入端连接，抗干扰模块11的第一输入输出端与步进电机3的电压端共接，并接收24v的电源电压。

具体的，驱动模块10接收控制器2发送的电流控制信号和驱动控制信号；当驱动模块10在工作电压作用下，根据电流控制信号和驱动控制信号向步进电机3输出驱动电流时，步进电机3与驱动模块10形成电流通路，抗干扰模块11与驱动模块10形成第一泄放通路，并在第一泄放通路的作用下，对步进电机3在通电瞬间所产生的尖峰电压进行泄放处理；

当驱动模块10根据电流控制信号和驱动控制信号无驱动电流输出至步进电机3时，步进电机3与驱动模块10没有形成电流通路，抗干扰模块11与驱动模块10形成第二泄放通路，并在第二泄放通路的作用下，对步进电机3在无电流通路下形成的尖峰电压进行泄放处理。

进一步地，作为本发明一优选实施方式，如图2所示，本发明所示的步进电机驱动电路1还包括滤波模块12。

其中，滤波模块12的第一端与驱动模块10的电压端连接，滤波模块12的第二端接地，并且滤波模块10主要用于对工作电压vcc进行滤波处理，以防止工作电压vcc中的杂波信号对驱动模块10进行干扰。

进一步地，作为本发明一优选实施方式，如图3所示，滤波模块12包括第一滤波电容c1和第二滤波电容c2。

其中，第一滤波电容c1的第一端和第二滤波电容c2的第一端共接形成滤波模块12的第一端，第一滤波电容c1的第二端和第二滤波电容c2的第二端共接形成滤波模块12的第二端。

进一步地，作为本发明一优选实施方式，如图3所示，驱动模块10的输出端包括第一电流输出端outa、第二电流输出端outan、第三电流输出端outb以及第四电流输出端outbn，抗干扰模块11的第二输入输出端包括第一子输入输出端、第二子输入输出端、第三子输入输出端以及第四子输入输出端，步进电机3的输入端包括第一电流输入端a+、第二电流输入端a-、第三电流输入端b+以及第四电流输入端b-。

具体的，驱动模块12的第一电流输出端outa与抗干扰模块11的第一子输入输出端以及步进电机3的第一电流输入端a+连接，驱动模块10的第二电流输出端outb与抗干扰模块11的第二子输入输出端以及步进电机3的第二电流输入端a-连接，驱动模块10的第三电流输出端outb与抗干扰模块11的第三子输入输出端以及步进电机3的第三电流输入端b+连接，驱动模块10的第四电流输出端outbn与抗干扰模块11的第四子输入输出端以及步进电机3的第四电流输入端连接b-；需要说明的是，在本发明实施例中，步进电机3为两相单极性步进电机，其第一抽头与第二抽头构成了步进电机3的电压端。

进一步地，如图3所示，具体实施时，驱动模块10为型号为sla7078mpr的驱动芯片u1。

其中，该驱动芯片u1的第一a相电流输出端outa1与outa2共接形成驱动模块10的第一电流输出端outa，该驱动芯片u1的第二a相电流输出端与共接形成驱动模块10的第二电流输出端outan，该驱动芯片u1的第一b相电流输出端outb1与outb2共接形成驱动模块10的第三电流输出端outb，该驱动芯片u1的第二b相电流输出端与共接形成驱动模块10的第四电流输出端outbn。

此外，该驱动芯片u1的电压端vdd为驱动模块的电压端，该驱动芯片u1的电压端vbb接收24v的电源电压，该驱动芯片u1的复位端reset、时钟信号端clock、正向反向开关输入端f/r、细分模式与休眠模式2控制端m1、m2以及m3以及输入控制电流和休眠模式1控制端ref/sleep1构成了驱动模块10的信号输入端，而驱动芯片u1的运行异常输出端flag为驱动模块10的信号输出端，该驱动芯片u1的接地端gnd和同步脉冲控制开关输入端sync均接地，该驱动芯片u1的a相位电流检测端sensea与b相位电流检测端senseb均空接。

当驱动芯片u1稳定工作时，驱动芯片u1根据控制器2输出的驱动控制信号和电流控制信号生成相应的相电流和驱动信号，并通过第一a相电流输出端outa1与outa2、第二a相电流输出端与第一b相电流输出端outb1与outb2以及第二b相电流输出端与输出至步进电机3的第一电流输入端a+、第二电流输入端a-、第三电流输入端b+以及第四电流输入端b-，以使步进电机3根据相电流和驱动信号进行相应的转动；需要说明的是，驱动芯片u1在根据控制器2发送的信号驱动步进电路3时的工作原理与现有技术相同，此处不再赘述。

进一步地，作为本发明一优选实施方式，如图3所示，抗干扰模块11包括第一二极管tvs1、第二二极管tvs2、第三二极tvs3管以及第四二极管tvs4。

其中，第一二极管tvs1的第一端与第二二极管tvs2的第一端、第三二极管tvs3的第一端以及第四二极管tvs4的第一端共接形成抗干扰模块11的第一输入输出端，第一二极管tvs1的第二端为抗干扰模块11的第一子输入输出端，第二二极管tvs2的第二端为抗干扰模块11的第二子输入输出端，第三二极管tvs3的第二端为抗干扰模块11的第三子输入输出端，第四二极管tvs4的第二端为抗干扰模块11的第四子输入输出端。

进一步地，作为本发明一优选实施方式，第一二极管tvs1、第二二极管tvs2、第三二极管tvs3以及第四二极管tvs4均为瞬态抑制二极管(transientvoltagesuppressor，tvs)。

下面以图4和图5所示的电路结构为例，对本发明实施例提供的步进电机驱动电路1的在降低励磁干扰时的工作原理进行详细说明：

首先，值得注意的是，图4和图5仅仅以步进电机3的一相输入为例进行说明，例如线圈l1的第一端为步进电机3的第一电流输入端a+，线圈l2的第一端为步进电机3的第二电流输入端a-，并且线圈l1的第二端与线圈l2的第二端共接形成步进电机3的第一抽头，且接收24v的电源电压。

此外，图4与图5中所示的开关元件q1与q2是驱动芯片u1内部的，该开关元件q1与开关元件q2的控制端由驱动模块10根据控制器2发送的控制信号进行控制，其决定驱动模块10是否向步进电机3输出驱动电流，开关元件q1的输出端与开关元件q2的输出端均为驱动模块10的输出端，例如开关元件q1的输出端与开关元件q2的输出端分别为驱动模块10的第一电流输出端outa和第二电流输出端outan，开关元件q1的输入端和开关元件q2的输入端均接地；需要说明的是，在本实施例中，开关元件q1和开关元件q2均为nmos晶体管，该nmos晶体管的栅极、源极以及漏极分别为开关元件q1和开关元件q2的控制端、输出端以及输入端。

具体的，当驱动芯片u1控制根据控制器2输出的控制信号控制开关元件q1打开时，线圈l1瞬间通电，此时线圈l1的阻抗无穷大，而通过线圈l1的电流趋近于零，进而使得24v电源端电压反弹，形成很高的尖峰电压，该尖峰电压击穿双向tvs管，以将尖峰电压回流通过导通的开关元件q1泄放到地平面，减少无效励磁谐波能量对线圈l1的冲击，例如根据图6和图7所示，图6中增加了加泄放tvs的步进电机驱动电路1相较于现有技术中没有增加泄放tvs的驱动电路而言，实测步进电机线圈端励磁尖峰电压有明显改善。

同时将尖峰电压回流通过导通的开关元件q1泄放到地平面，可保证驱动芯片u1的输入控制电流和休眠模式1控制端ref/sleep1不受线圈l1的励磁干扰影响，确保了步进电机3工作电流的稳定，并且可保护驱动芯片u1内部的开关元件q1免受尖峰高压冲击，例如根据图8和图9所示，图8中增加了加泄放tvs的步进电机驱动电路1相较于现有技术中没有增加泄放tvs的驱动电路而言，实测驱动芯片u1的输入控制电流和休眠模式1控制端ref/sleep1电压稳定度和噪声情况有明显改善；需要说明的是，线圈l2瞬间通电时，开关元件q2侧的降低励磁干扰原理与开关元件q1侧的原理相同，此处不再赘述。

进一步地，当驱动芯片u1控制根据控制器2输出的控制信号控制开关元件q1关闭时，线圈l1与开关元件q1之间没有通路，此时线圈l1通过开关元件q1回到地平面的电流通路被断，由于双向tvs管与开关元件q1之间也没有通路，因此短时间内聚集的大量电荷形成尖峰电压击穿双向管tvs，以使尖峰电压回流泄放到电源平面，从而减少无效励磁谐波能量对线圈l1的冲击，例如根据图6和图7所示，图6中增加了加泄放tvs的步进电机驱动电路1相较于现有技术中没有增加泄放tvs的驱动电路而言，实测步进电机线圈端励磁尖峰电压有明显改善。

同时使尖峰电压回流泄放到电源平面，可保证驱动芯片u1的输入控制电流和休眠模式1控制端ref/sleep1不受线圈l1的励磁干扰影响，确保了步进电机3工作电流的稳定，并且可保护驱动芯片u1内部的开关元件q1免受尖峰高压冲击，例如根据图8和图9所示，图8中增加了加泄放tvs的步进电机驱动电路1相较于现有技术中没有增加泄放tvs的驱动电路而言，实测驱动芯片u1的输入控制电流和休眠模式1控制端ref/sleep1电压稳定度和噪声情况有明显改善；需要说明的是，线圈l2无法形成电流通路时，开关元件q2侧的降低励磁干扰原理与开关元件q1侧的原理相同，此处不再赘述。

进一步地，本发明实施例还提供一种步进电机，该步进电机包括步进电机驱动电路1。需要说明的是，由于本发明实施例所提供的步进电机中的步进电机驱动电路1和图1至图5所示的步进电机驱动电路1相同，因此，本发明实施例所提供的步进电机中的步进电机驱动电路1的具体工作原理，可参考前述关于图1至图5的详细描述，此处不再赘述。

进一步地，本发明实施例还提供一种存取款一体机，该存取款一体机包括步进电机。

在本发明中，通过采用包括驱动模块和抗干扰模块的步进电机驱动电路，使得当驱动模块在工作电压作用下，根据电流控制信号和驱动控制信号向步进电机输出驱动电流时，步进电机与驱动模块形成电流通路，抗干扰模块与驱动模块形成第一泄放通路，并在第一泄放通路的作用下，对步进电机在通电瞬间所产生的尖峰电压进行泄放处理；而当驱动模块根据电流控制信号和驱动控制信号无驱动电流输出至步进电机时，步进电机与驱动模块没有形成电流通路，抗干扰模块与驱动模块形成第二泄放通路，并在第二泄放通路的作用下，对步进电机在无电流通路下形成的尖峰电压进行泄放处理，以此降低步进电机因励磁效应对驱动模块所产生的干扰，从而使得步进电机可稳定工作，解决了现有的步进电机驱动电路存在因易受干扰而导致步进电机无法稳定工作的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。