了解步進馬達驅動基本知識-步進馬達驅動MOS管原廠及合理應用方案-KIA MOS管

信息來源：本站　日期：2018-09-08　

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步進馬達驅動MOS管

步進電機驅動器技術的開展，從原來國外一枝獨秀到國內各種優秀技術體現，能夠看出國內技術的進步，同時也能夠看出，每一次技術的改造都會帶來幾個以高端技術去引導市場的市場反動。

1、恒電壓驅動

單電壓驅動是指在電機繞組工作過程中，只用一個方向電壓對繞組供電，多個繞組交替提供電壓。該方式是一種比擬老的驅動方式，如今根本不用了。

優點：電路簡單，元件少、控制也簡單，完成起來比擬簡單

缺陷：必需提供足夠大的電流的三極管來停止開關處置，步進電機運轉速度比擬低，電機震動比擬大，發熱大。由于曾經不再運用，所以不多描繪。

2、高低壓驅動

由于恒電壓驅動存在以上諸多缺陷，技術的進一步開展，研發出新的上下壓驅動來改善恒電壓驅動的局部缺陷，上下壓驅動的原理是，在電機運動到整步的時分運用高壓控制，在運動到半步的時分運用低壓控制，中止時也是運用低壓來控制。

優點：上下壓控制在一點水平上改善了震動和噪音，第一次提出細分控制步進電機的概念，同時也提出了中止時電流減半的工作形式。

缺點：電路相對恒電壓驅動復雜，對三極管高頻特性請求進步，電機低速依然震動比擬大，發熱依然比擬大，如今根本上不運用這種驅動形式。

3、自激式恒電流斬波驅動

自激式恒電流斬波驅動的工作原理是經過硬件設計當電流到達某個設定值的時分經過硬件將其電流關閉，然后轉為另一個繞組通電，另一個繞組通電的電流到某個固定的電流的時分，又能經過硬件將其關閉，如此重復，推進步進電機運轉。

優點：噪音大大減小，轉速一定水平上進步了，性能比前兩種有一定的進步。

缺點：對電路設計請求比擬高，對電路抗干擾請求比擬高，容易惹起高頻，燒壞驅動元件，對元件性能請求比擬高。

4、電流比擬斬波驅動(目前市場上主要采用的技術）

電流比擬斬波驅動是把步進電機繞組電流值轉化為一定比例的電壓，與D/A轉換器輸出的預設值停止比擬，比擬結果來控制功率管的開關，從而到達控制繞組相電流的目的。

優點：使運動控制模仿正弦波的特性，大大進步性能，運動速度和噪音都比擬小，能夠運用比擬高的細分，是當前盛行的控制辦法。

缺點：電路比擬復雜，對電路中的干擾難以控制和理論請求相吻合，容易產生顫動，在控制構成正弦波的波峰和波谷，容易導致高頻干擾，進而招致驅動元件發熱或者由于頻率過高而老化，這也是很多驅動器運用1年多的時分容易呈現紅燈維護的主要緣由。

5、潛進式驅動

這是一種全新的運動控制技術，該技術是在當前電流比擬斬波驅動技術的前提下，克制其中的缺陷而創新的一種全新的驅動辦法。其中心技術是在電流比擬斬波驅動的前提下增加了驅動元件發熱和高頻抑止維護技術。

優點：兼有電流比擬斬波驅動的優點外，發熱特別小，運用壽命較長。

缺點：全新技術，價錢比擬高，目前每種步進電機和驅動器匹配請求相比照較嚴格。

步進馬達驅動工作原理

步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的狀況下，電機的轉速、中止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步f距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只要周期性的誤差而無累積誤差等特性。使得在速度、位置等控制范疇用步進電機來控制變的十分的簡單。

固然步進電機已被普遍地應用，但步進電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規下運用。它必需由雙環形脈沖信號、功率驅動電路等組成控制系統方可運用。因而用好步進電機卻非易事，它觸及到機械、電機、電子及計算機等許多專業學問。

目前,消費步進電機的廠家確實不少，但具有專業技術人員，可以自行開發，研制的廠家卻十分少，大局部的廠家只一、二十人，連最根本的設備都沒有。僅僅處于一種自覺的仿制階段。這就給用戶在產品選型、運用中形成許多費事。

步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的一種開環線性執行元件，具有無累積誤差、本錢低、控制簡單特性。產品從相數上分有二、三、四、五相，從步距角上分有0.9°/1.8°、0.36°/0.72°，從規格上分有口42~φ130，從靜力矩上分有0.1N?M~40N?M。

運用、控制步進電機必需由環形脈沖，功率放大等組成的控制系統。驅動控制系統組成方框圖如下：

步進馬達驅動MOS管

1、脈沖信號的產生

脈沖信號普通由單片機或CPU產生，普通脈沖信號的占空比為0.3-0.4左右，電機轉速越高，占空比則越大。

2、信號分配

我廠消費步進馬達驅動適配組件：是一家專業從事中、大、功率場效應管（MOSFET）、快恢復二極管、三端穩壓管開發設計、集研發生產等。

3、功率放大

功率放大是驅動系統最為重要的局部。步進電機在一定轉速下的轉矩取決于它的動態均勻電流而非靜態電流（而樣本上的電流均為靜態電流）。均勻電流越大電機力矩越大，要到達均勻電流大這就需求驅動系統盡量克制電機的反電勢。因此不同的場所采取不同的的驅動方式，到目前為止，驅動方式普通有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、上下壓驅動、恒流、細分數等。為盡量進步電機的動態性能，將信號分配、功率放大組成步進電機的驅動電源。

SH系列二相恒流斬波驅動電源與單片機及電機接線圖如下：

步進馬達驅動MOS管

闡明：

CP-接CPU脈沖信號（負信號，低電平有效）

OPTO-接CPU+5VFREE 脫機，與CPU地線相接，驅動電源不工作

DIR-方向控制，與CPU地線相接，電機反轉

VCC-直流電源正端

GND-直流電源負端

接電機引出線紅線

接電機引出線綠線

接電機引出線黃線

接電機引出線

步進電機的應用：步進電機的選擇。步進電機有步距角（觸及到相數）、靜轉矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素肯定，步進電機的型號便肯定下來了。

1、步距角的選擇：電機的步距角取決于負載精度的請求，將負載的最小分辨率（當量）換算到電機軸上，每個當量電機應走幾角度（包括減速）。電機的步距角應等于或小于此角度。目前市場上步進電機的步距角普通有0.36度/0.72度（五相電機）、0.9度/1.8度（二、四相電機）、1.5度/3度（三相電機）等。

2、靜力矩的選擇：步進電機的動態力矩一下子很難肯定，我們常常先肯定電機的靜力矩。靜力矩選擇的根據是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載和摩擦負載二種。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。直接起動時（普通由低速）時二種負載均要思索，加速起動時主要思索慣性負載，恒速運轉進只需思索摩擦負載。普通狀況下，靜力矩應為摩擦負載的2-3倍內好，靜力矩一旦選定，電機的機座及長度便能肯定下來（幾何尺寸）

3、電流的選擇靜力矩一樣的電機，由于電流參數不同，其運轉特性差異很大，可根據矩頻特性曲線圖，判別電機的電流（參考驅動電源、及驅動電壓）

4、力矩與功率換算：步進電機普通在較大范圍內調速運用、其功率是變化的，普通只用力矩來權衡，力矩與功率換算如下：

P= Ω?M

Ω=2π?n/60

P=2πnM/60

其P為功率單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉速，M為力矩單位為牛頓?米P=2πfM/400(半步工作）其中f為每秒脈沖數（簡稱PPS)

綜上所述選擇電機普通應遵照以下步驟：

步進馬達驅動MOS管

應用中的注意點：

1、步進電機應用于低速場所---每分鐘轉速不超越1000轉，（0.9度時6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）間運用，可經過減速安裝使其在此間工作，此時電機工作效率高，噪音低。

2、步進電機最好不運用整步狀態，整步狀態時振動大。

3、由于歷史緣由，只要標稱為12V電壓的電機運用12V外，其他電機的電壓值不是驅動電壓伏值，可依據驅動器選擇驅動電壓（倡議：57BYG采用直流24V-36V，86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V），當然12伏的電壓除12V恒壓驅動外也能夠采用其他驅動電源，不過要思索溫升。

4、轉動慣量大的負載應選擇大機座號電機。

5、電機在較高速或大慣量負載時，普通不在工作速度起動，而采用逐步升頻提速，一電機不失步，二能夠減少噪音同時能夠進步中止的定位精度。

6、高精度時，應經過機械減速、進步電機速度,或采用高細分數的驅動器來處理，也能夠采用5相電機，不過其整個系統的價錢較貴，消費廠家少，其被淘汰的說法是外行話。

7、電機不應在振動區內工作，如若必需可經過改動電壓、電流或加一些阻尼的處理。

8、電機在600PPS（0.9度）以下工作，應采用小電流、大電感、低電壓來驅動。

9、應遵照先選電機后選驅動的準繩。

其他闡明：有關低頻振動、升降速、機械共振、工作往復運動的誤差、平面圓弧X、Y插補誤差以及其他問題。詳細處理方法恕不便在此敘說，我廠用戶可來電咨詢，可依據詳細狀況處理。不同廠家的電機在設計、運用資料及加工工藝方面差異很大，選用步進電機應注重牢靠性而輕性能、重質量而輕價錢。最好采用同終身產廠家的控制器、驅動器和電機。這樣便于最終客戶的維護。

步進馬達驅動MOS管介紹

步進馬達驅動器技術的開展，少不了步進馬達驅動MOS管部件的使用。從原來國外一枝獨秀到國內各種優秀技術體現，能夠看出國內技術的進步，同時也能夠看出，每一次技術的改造都會帶來幾個以高端技術去引導市場的市場反動。

MOS管原廠

深圳市可易亞半導體科技有限公司.是一家專業從事中、大、功率場效應管(MOSFET)、快速恢復二極管、三端穩壓管開發設計，集研發、生產和銷售為一體的國家高新技術企業。

2005年在深圳福田，KIA半導體開啟了前行之路，注冊資金1000萬，辦公區域達1200平方，已經擁有了獨立的研發中心，研發人員以來自韓國(臺灣)超一流團隊，可以快速根據客戶應用領域的個性來設計方案，同時引進多臺國外先進設備，業務含括功率器件的直流參數檢測、雪崩能量檢測、可靠性實驗、系統分析、失效分析等領域。強大的研發平臺，使得KIA在工藝制造、產品設計方面擁有知識產權35項，并掌握多項場效應管核心制造技術。自主研發已經成為了企業的核心競爭力。

步進馬達驅動MOS管