H橋功率驅(qū)動電路可應(yīng)用于步進(jìn)電機(jī)、交流電機(jī)及直流電機(jī)等的驅(qū)動。永磁步進(jìn)電機(jī)或混合式步進(jìn)電機(jī)的勵磁繞組都必須用雙極性電源供電,也就是說繞組有時需正向電流,有時需反向電流,這樣繞組電源需用H橋驅(qū)動。本文以兩相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器為例來設(shè)計H橋驅(qū)動電路。
4個開關(guān)K1和K4,K2和K3分別受控制信號a,b的控制,當(dāng)控制信號使開關(guān)K1,K4合上,K2,K3斷開時,電流在線圈中的流向如圖1(a),當(dāng)控制信號使開關(guān)K2,K3合上,K1,K4斷開時,電流在線圈中的流向如圖1(b)所示。4個二極管VD1,VD2,VD3,VD4為續(xù)流二極管,它們所起的作用是:當(dāng)K1,K4開關(guān)受控制由閉合轉(zhuǎn)向斷開時,由于此時線圈繞組AB上的電流不能突變,仍需按原電流方向流動(即A→B),此時由VD3,VD2來提供回路。因此,電流在K1,K4關(guān)斷的瞬間由地→VD3→線圈繞組AB→VD2→電源+Vs形成續(xù)流回路。同理,在圖1(b)中,當(dāng)開關(guān)K2,K3關(guān)斷的瞬間,由二極管VD4,VD1提供線圈繞組的續(xù)流,電流回路為地→VD4→線圈繞組BA→VD1→電源+Vs。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器中,實現(xiàn)上述開關(guān)功能的元件在實際電路中常采用功率MOSFET管。
由步進(jìn)電機(jī)H橋驅(qū)動電路原理可知,電流在繞組中流動是兩個完全相反的方向。推動級的信號邏輯應(yīng)使對角線晶體管不能同時導(dǎo)通,以免造成高低壓管的直通。
另外,步進(jìn)電機(jī)的繞組是感性負(fù)載,在通電時,隨著電機(jī)運(yùn)行頻率的升高,而過渡的時間常不變,使得繞組電流還沒來得及達(dá)到穩(wěn)態(tài)值又被切斷,平均電流變小,輸出力矩下降,當(dāng)驅(qū)動頻率高到一定的時候?qū)a(chǎn)生堵轉(zhuǎn)或失步現(xiàn)象。因此,步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動除了電機(jī)的設(shè)計盡量地減少繞組電感量外,還要對驅(qū)動電源采取措施,也就是提高導(dǎo)通相電流的前后沿陡度以提高電機(jī)運(yùn)行的性能。
步進(jìn)電機(jī)的缺陷是高頻出力不足,低頻振蕩,步進(jìn)電機(jī)的性能除電機(jī)自身固有的性能外,驅(qū)動器的驅(qū)動電源也直接影響電機(jī)的特性。要想改善步進(jìn)電機(jī)的頻率特性,就必須提高電源電壓。
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