斩波恒流功放电路如图1a)所示。该电路的特点是工作时Vin端输入方波步进信号:当Vin为“0”电平,由与门A2输出Vb为“0”电平,功率管(达林顿管)VT截止,绕组W上无电流通过,采样电阻上R3上无反馈电压,A1放大器输出高电平;而当Vin为高电平时,由与门A2输出的Vb也是高电平,功率管VT导通,绕组W上有电流,采样电阻上R3上出现反馈电压Vf,由分压电阻R1、R2得到设定电压与反馈电压相减,来决定A1输出电平的高低,来决定Vin信号能否通过与门A2。若Vref>Vf时Vin信号通过与门,形成Vb正脉冲,打开功率管VT;反之,Vref<Vf时Vin信号被截止,无Vb正脉冲,功率管VT截止。这样在一个Vin脉冲内,功率管VT会多次通断,使绕组电流在设定值上下波动。各点的波形如图1b)所示。
a)
电路原理 b)电流波形
图1
斩波驱动电路原理图
在这种控制方法中,绕组上的电流大小和外加电压大小+U无关,由于采样电阻R3的反馈作用,使绕组上的电流可以稳定在额定的数值上,是一种恒流驱动方案,所以对电源的要求很低。
这种驱动电路中绕组上的电流不随步进电动机的转速而变化,从而保证在很大的频率范围内,步进电动机都输出恒定的转矩。这种驱动电路虽然复杂但绕组的脉冲电流边沿陡,由于采样电阻R3的阻值很小(一般小于1Ω),所以主回路电阻较小,系统的时间常数较小,反应较快,功耗小、效率高。这种功放电路在实际中经常使用。
图2所示是利用集成斩波恒流功放芯片SLA7026M构成实用四相步进电动机的功率驱动电路。其中A、B、C、D是四相控制信号输入端,通过分压电阻R2、R3得到控制信号Verf,由芯片的REFA、REFB端输入;R5、R6是绕组电流采样电阻(1Ω),分别接在RSA、RSB端上,控制绕组电流;功率输出端OUTA、、OUTB、分别接在步进电动机的A、B、C、D四个极上;VZ为稳压管,用来防止输入电流超过额定值而损坏芯片和电动机。
SLA7026M芯片的最大输出电流为2A,可直接驱动小功率电动机。对于数控机床所用较大功率步进电动机,可在芯片输出端接大功率管以放大输出电流和功率。
图2
斩波恒流驱动实用电路图