用于步進(jìn)電機(jī)控制器的功率放大電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于步進(jìn)電機(jī)控制器的功率放大電路，涉及電機(jī)控制器【技術(shù)領(lǐng)域】，包括輸入電路、電流反饋電路和H橋電路，所述輸入電路的輸出端與H橋電路的輸入端連接，所述H橋電路的輸出端與電流反饋電路連接。本實(shí)用新型的有益效果在于：采用常用的電容、電阻、晶體管構(gòu)成功率放大電路，支持更寬的電壓范圍，驅(qū)動(dòng)控制器的供電范圍為6V～50V，能適應(yīng)更多類型的步進(jìn)電機(jī)控制器以及驅(qū)動(dòng)更多類型的步進(jìn)電機(jī)。無需采用專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片或H橋芯片，消除了對(duì)進(jìn)口芯片的依賴，成本低，體積小，采用此功率放大電路的步進(jìn)電機(jī)控制器可直接安裝在步進(jìn)電機(jī)后蓋上，一體化程度高，接線數(shù)量少，更加整齊美觀。
【專利說明】用于步進(jìn)電機(jī)控制器的功率放大電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)控制器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于步進(jìn)電機(jī)控制器的功率放大電路。

【背景技術(shù)】
[0002]步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移或線位移的開環(huán)控制元件，在工業(yè)生產(chǎn)中，步進(jìn)電機(jī)被廣泛用于各種精密運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，完成系統(tǒng)的位置控制功能。步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行過程中面臨的主要問題有振動(dòng)、過熱和失步等，需要通過控制器采用細(xì)分、電流衰減、閉環(huán)控制等技術(shù)手段來解決。對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動(dòng)，目前大多采用單片機(jī)結(jié)合專用驅(qū)動(dòng)芯片的方式，或者采用DSP芯片結(jié)合專用驅(qū)動(dòng)芯片方式，或者采用FPGA結(jié)合專用驅(qū)動(dòng)芯片的方式。專用驅(qū)動(dòng)芯片大多數(shù)都是國外進(jìn)口的，存在成本高，選型和采購受到限制，并且由于采用了驅(qū)動(dòng)芯片導(dǎo)致控制器和步進(jìn)電機(jī)的供電電壓受限制。
[0003]綜上所述，有必要設(shè)計(jì)一種低成本、體積小、易實(shí)現(xiàn)，供電范圍寬的步進(jìn)電機(jī)功率放大電路，取代進(jìn)口的專用驅(qū)動(dòng)芯片，以解決上述問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于步進(jìn)電機(jī)控制器的功率放大電路，其成本低廉、體積小、易實(shí)現(xiàn)，不依賴專用芯片，供電范圍寬。
[0005]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)手段解決上述技術(shù)問題:
[0006]本實(shí)用新型的用于步進(jìn)電機(jī)控制器的功率放大電路，包括輸入電路、電流反饋電路和H橋電路，所述輸入電路的輸出端與H橋電路的輸入端連接，所述H橋電路的輸出端與電流反饋電路連接。
[0007]進(jìn)一步，所述H橋電路包括第一三極管、第二三極管、第三三極管、第四三極管、第一快速二極管、第二快速二極管、第三快速二極管、第四快速二極管，所述第一三極管和第二三極管為NPN型晶體管，所述第三三極管和第四三極管為PNP型晶體管，所述第一三極管的集電極分別與第三快速二極管的陰極、第二快速二極管的陰極和第二三極管的集電極連接并與電源正極連接，所述第一三極管的發(fā)射極分別與第三快速二極管的陽極、第三三極管的發(fā)射極和第四快速二極管的陰極連接，所述第二三極管的發(fā)射極分別與第二快速二極管的陽極、第四三極管的發(fā)射極和第一快速二極管的陰極連接，所述第三三極管的集電極與第四三極管的集電極之間連接步進(jìn)電機(jī)的一相繞組。
[0008]進(jìn)一步，所述輸入電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第八電阻、第五三極管、第六三極管、第七三極管、第八三極管、第九三極管和第十三極管，所述第五三極管、第六三極管、第七三極管、第八三極管、第九三極管和第十三極管為NPN型晶體管，所述第一電阻的一端與第五三極管的集電極連接并接電源正極，所述第一電阻的另一端分別與所述第五三極管的基極、第七三極管的集電極和第三三極管的基極連接，所述第七三極管的發(fā)射極與第十三極管的集電極連接，所述第七三極管的基極與第三電阻的一端連接，所述第十三極管的發(fā)射極接地，所述第十三極管的基極與第八電阻的一端連接，所述第六三極管的集電極與第二電阻的一端連接并與電源正極連接，第六三極管的基極分別與第二電阻的另一端、第四三極管的基極和第八三極管的集電極連接，所述第八三極管的基極分別與第四電阻的一端和第九三極管的集電極連接，所述第八三極管的發(fā)射極與第九三極管的發(fā)射極連接并接地，所述第九三極管的基極與第五電阻的一端連接，所述第四電阻的另一端與第八電阻的另一端連接并與PWM控制信號(hào)輸入端連接，所述第三電阻的另一端與第五電阻的另一端連接并與方向信號(hào)輸入端連接。
[0009]進(jìn)一步，還包括H橋驅(qū)動(dòng)電路，所述H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與所述輸入電路的輸出端連接，所述H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與H橋電路的輸入端連接。
[0010]進(jìn)一步，所述H橋電路包括第一 NMOS管、第二 NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第一快速二極管、第二快速二極管、第三快速二極管和第四快速二極管，所述第一 NMOS管的漏極連接電源正極，第一 NMOS管柵極連接H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出端，第一 NMOS管源極連接第三快速二極管的陽極，所述第二 NMOS管的漏極連接電源正極，第二 NMOS管的柵極連接H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出端，第二 NMOS管源極連接第二快速二極管的陽極，第三NMOS管的漏極分別與第一 NM0s管的源極和第四快速二極管的陰極連接，第三NMOS管柵極連接H橋驅(qū)動(dòng)電路輸出端，第四NMOS管漏極分別與第二 NMOS管的源極和第一快速二極管的陰極連接，第四NMOS管柵極連接H橋驅(qū)動(dòng)電路輸出端，第四NMOS管的源極與第一 NMOS管的源極之間連接步進(jìn)電機(jī)的一相繞組。
[0011]進(jìn)一步，所述H橋驅(qū)動(dòng)電路包括第五快速二極管、第六穩(wěn)壓管、第七快速二極管、第一電阻、第九電阻、第十五電阻、第一電容、第二電容、第五三極管和第十一三極管，第五三極管為NPN型晶體管，第十一三極管為PNP型晶體管，所述第五快速二極管的陽極接電源正極，第五快速二極管的陰極與第九電阻的一端連接，所述第九電阻的另一端分別與第六穩(wěn)壓管的陰極、第七快速二極管的陽極、第二電容的一端連接，所述第六穩(wěn)壓管的陽極和第二電容的另一端連接為H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸入端，所述第七快速二極管的陰極與第五三極管的集電極連接，所述第五三極管的基極分別與第十五電阻的一端和第十一三極管的基極連接為H橋驅(qū)動(dòng)電路的另一輸入端，所述第十五電阻的另一端接地，所述第五三極管的發(fā)射極分別與第十一三極管的發(fā)射極、第一電阻的一端和第一電容的一端連接，所述第十一三極管的集電極接地，所述第一電阻的另一端和第一電容的另一端連接為H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出端。
[0012]進(jìn)一步，所述輸入電路包括第三電阻、第四電阻、第五電阻、第八電阻、第八三極管、第九三極管、第十三極管、第十六三極管，其中第十六三極管的集電極連接電源，第十六三極管的發(fā)射極與第十三極管的集電極連接，第十六三極管的基極與第三電阻的一端連接，第十三極管的基極與第八電阻的一端連接，第十三極管發(fā)射極分別與第二 H橋驅(qū)動(dòng)電路和第四H橋的驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接，第八三極管的集電極連接電源正極，第八三極管的發(fā)射極分別與第一 H橋驅(qū)動(dòng)電路和第三H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接，第八三極管的基極分別與第四電阻的一端和第九三極管的集電極連接，第九三極管的發(fā)射極接地，第九三極管的基極與第五電阻的一端連接，第五電阻的另一端與第三電阻的另一端連接并與輸入方向信號(hào)端連接，第四電阻的另一端與第八電阻的另一端連接并與輸入信號(hào)端連接。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型的用于步進(jìn)電機(jī)控制器的功率放大電路，包括脈沖調(diào)制信號(hào)輸入電路、電流反饋電路和兩個(gè)相同的H橋電路，所述脈沖調(diào)制信號(hào)輸入電路的輸出端與H橋電路的輸入端連接，所述H橋電路的輸出端與電流反饋電路連接。采用常用的電容、電阻、晶體管構(gòu)成功率放大電路，支持更寬的電壓范圍，驅(qū)動(dòng)控制器的供電范圍為6V?50V，可用于更多類型的步進(jìn)電機(jī)控制器以驅(qū)動(dòng)更多類型的步進(jìn)電機(jī)。其成本低廉、體積小、易實(shí)現(xiàn)，不依賴專用芯片，采用此功率放大電路的步進(jìn)電機(jī)控制器可直接安裝在步進(jìn)電機(jī)后蓋上，一體化程度高，接線數(shù)量少，更加整齊美觀。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0015]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例1的具體電路圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型的實(shí)施例2的具體電路圖；
[0018]圖4為本實(shí)用新型的實(shí)施例2中H橋驅(qū)動(dòng)電路電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0020]實(shí)施例1
[0021]步進(jìn)電機(jī)控制器包括電源、電源隔離電路、通訊電路、數(shù)字控制器、信號(hào)隔離電路和功率放大電路，所述電源分別與電源隔離電路和功率放大電路連接，所述電源隔離電路分別與通訊電路、數(shù)字控制器和信號(hào)隔離電路連接，所述通訊電路、數(shù)字控制器、信號(hào)隔離器和功率放大電路順次連接。如圖1所示，功率放大電路包括輸入電路、電流反饋電路和H橋電路，所述輸入電路的輸出端與H橋電路的輸入端連接，所述H橋電路的輸出端與電流反饋電路連接。
[0022]如圖2所示，其中，所述脈沖調(diào)制信號(hào)輸入電路接收來自控制器的方向輸入信號(hào)DIR.1N和PWM輸入信號(hào)，用來控制上述H橋電路的導(dǎo)通行為，并確保H橋中的高位晶體管和低位晶體管不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通，第一三極管Ql和第三三極管Q3不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通，第二三極管Q2和第四三極管Q4不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通。所述輸入電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第八電阻R8、第五三極管Q5、第六三極管Q6、第七三極管Q7、第八三極管Q8、第九三極管Q9和第十三極管Q10，其中，所述第五三極管Q5、第六三極管Q6、第七三極管Q7、第八三極管Q8、第九三極管Q9和第十三極管QlO為NPN型晶體管，所述第一電阻Rl的一端與第五三極管Q5的集電極連接并接電源正極，所述第一電阻Rl的另一端分別與所述第五三極管Q5的基極、第七三極管Q7的集電極和第三三極管Q3的基極連接，所述第七三極管Q7的發(fā)射極與第十三極管QlO的集電極連接，所述第七三極管Q7的基極與第三電阻R3的一端連接，所述第十三極管QlO的發(fā)射極接地，所述第十三極管QlO的基極與第八電阻R8的一端連接，所述第六三極管Q6的集電極與第二電阻R2的一端連接并與電源正極連接，第六三極管Q6的基極分別與第二電阻R2的另一端、第四三極管Q4的基極和第八三極管Q8的集電極連接，所述第八三極管Q8的基極分別與第四電阻R4的一端和第九三極管Q9的集電極連接，所述第八三極管Q8的發(fā)射極與第九三極管Q9的發(fā)射極連接并接地，所述第九三極管Q9的基極與第五電阻R5的一端連接，所述第四電阻R4的另一端與第八電阻R8的另一端連接并與PWM控制信號(hào)輸入端連接，所述第三電阻R3的另一端與第五電阻R5的另一端連接并與方向信號(hào)輸入端DIR_IN端連接。當(dāng)輸入信號(hào)DIR_IN為高電平時(shí)，第九三極管Q9和第七三極管Q7具備導(dǎo)通條件，當(dāng)輸入信號(hào)PWM跳變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，第九三極管Q9導(dǎo)通，將第八三極管Q8的基極鉗位在低電平，使得第四三極管Q4截止，同時(shí)第七三極管Q7和第十三極管QlO導(dǎo)通，將第七三極管Q7的集電極拉到低電平，使得第三三極管Q3導(dǎo)通，電流從第二三極管Q2流經(jīng)繞組到第三三極管Q3，然后接地。當(dāng)輸入信號(hào)DIR_IN為低電平時(shí)，第九三極管Q9和第七三極管Q7不具備導(dǎo)通條件，Q7的集電極為高電平，使得第三三極管Q3截止，當(dāng)輸入信號(hào)PWM跳變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，第八三極管Q8導(dǎo)通，將第八三極管Q8的集電極拉到低電平，使得第四三極管Q4導(dǎo)通，電流從第一三極管流經(jīng)繞組到第四三極管Q4，然后接地。
[0023]所述H橋電路主要由四個(gè)功率三極管和四個(gè)快速二極管組成，包括第一三極管Q1、第二三極管Q2、第三三極管Q3、第四三極管Q4、第一快速二極管D1、第二快速二極管D2、第三快速二極管D3、第四快速二極管D4，所述第一三極管和第二三極管Q2為NPN型晶體管，所述第三三極管Q3和第四三極管Q4為PNP型晶體管，所述第一三極管的集電極分別與第三快速二極管D3的陰極、第二快速二極管D2的陰極和第二三極管Q2的集電極連接并與電源正極連接，所述第一三極管的發(fā)射極分別與第三快速二極管D3的陽極、第三三極管Q3的發(fā)射極和第四快速二極管D4的陰極連接，所述第二三極管Q2的發(fā)射極分別與第二快速二極管D2的陽極、第四三極管Q4的發(fā)射極和第一快速二極管Dl的陰極連接。所述第三三極管Q3的發(fā)射極與第四三極管Q4的發(fā)射極之間連接步進(jìn)電機(jī)的一相繞組，繞組的電流方向由輸入電路中的方向信號(hào)DIR_IN控制，當(dāng)DIR_IN為高電平時(shí)，第二三極管Q2和第三三極管Q3組成一個(gè)導(dǎo)通回路，輸入電路中的PWM信號(hào)控制器這一回路的導(dǎo)通頻率，當(dāng)PWM為高電平時(shí)電流從電源流經(jīng)第二三極管Q2到繞組，再經(jīng)過第三三極管Q3到采樣電阻第六電阻R6，然后接地。同理，當(dāng)DIR_IN為低電平時(shí)，第一三極管Ql和第四三極管Q4組成一個(gè)導(dǎo)通回路，輸入電路中的PWM信號(hào)控制器這一回路的導(dǎo)通頻率，當(dāng)PWM為高電平時(shí)電流從電源流經(jīng)第一三極管Ql到繞組，再經(jīng)過第四三極管Q4到采樣電阻第七電阻R7，然后接地。因此，控制器MCU就可以通過改變輸入信號(hào)DIR_IN的方向和PWM信號(hào)的頻率來改變電機(jī)繞組的電流方向和大小。第一快速二極管Dl、第二快速二極管D2、第三快速二極管D3和第四快速二極管D4提供了電機(jī)繞組產(chǎn)生反向電動(dòng)勢時(shí)的泄放通路。
[0024]所述電流反饋電路由采樣電阻第六電阻R6和第七電阻R7組成，當(dāng)輸入方向信號(hào)DIR_IN端為高電平時(shí)，PWM信號(hào)跳變?yōu)楦唠娖绞沟秒娏髁鹘?jīng)采樣電阻第六電阻R6到地，可以從其上端獲取一個(gè)電壓反饋信號(hào)通過SENSEO端獲取。當(dāng)輸入方向信號(hào)DIR_IN端為低電平時(shí)，PWM信號(hào)跳變?yōu)楦唠娖绞沟秒娏髁鹘?jīng)采樣電阻第七電阻R7接地，可以從其上端獲取一個(gè)電壓反饋信號(hào)通過SENSEl端獲取。將這兩個(gè)反饋信號(hào)送給控制器的A/D轉(zhuǎn)換電路，作為電流控制的依據(jù)。
[0025]實(shí)施例2
[0026]控制器功率放大電路包括脈沖調(diào)制信號(hào)輸入電路、H橋驅(qū)動(dòng)電路、H橋電路和電流反饋電路，脈沖調(diào)制信號(hào)輸入電路的輸出端與H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接，H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與H橋電路輸入端連接，H橋電路輸出端與電流反饋電路連接。與實(shí)施例1相比，H橋電路采用NMOS管代替功率三極管，可以滿足大電流的應(yīng)用需求。由于在同樣規(guī)格的情況下，PMOS管的價(jià)格更高，因此在本實(shí)施例中未采用PMOS管。另外NMOS管H橋需要專門的驅(qū)動(dòng)電路，以確保NMOS管被可靠的快速導(dǎo)通和截止，同時(shí)輸入電路也和實(shí)施例1有所不同，電流反饋電路與實(shí)施例1相同。
[0027]如圖3，所述H橋電路包括第一 NMOS管Ql、第二 NMOS管Q2、第三NMOS管Q3、第四NMOS管Q4、第一快速二極管D1、第二快速二極管D2、第三快速二極管D3和第四快速二極管D4，所述第一 NMOS管Ql的漏極連接電源正極，第一 NMOS管Ql柵極連接H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出端，第一 NMOS管Ql源極連接第三快速二極管D3的陽極，所述第二 NMOS管Q2的漏極連接電源正極，第二 NMOS管Q2的柵極連接H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出端，第二 NMOS管Q2源極連接第二快速二極管D2的陽極，第三NMOS管Q3的漏極分別與第一 NMOS管Ql的源極和第四快速二極管D4的陰極連接，第三NMOS管Q3柵極連接H橋驅(qū)動(dòng)電路輸出端，第四NMOS管Q4漏極分別與第二 NMOS管Q2的源極和第一快速二極管Dl的陰極連接，第四NMOS管Q4柵極連接H橋驅(qū)動(dòng)電路輸出端，第四NMOS管Q4的源極與第一 NMOS管Ql的源極之間連接步進(jìn)電機(jī)的一相繞組，繞組的電流方向由輸入電路中的方向信號(hào)DIR_IN端控制，當(dāng)DIR_IN端為高電平時(shí)，第二 NMOS管Q2和第三NMOS管Q3組成一個(gè)導(dǎo)通回路，輸入電路中的PWM信號(hào)控制器這一回路的導(dǎo)通頻率，當(dāng)PWM為高電平時(shí)電流從電源流經(jīng)第二 NMOS管Q2到繞組，再經(jīng)過第三NMOS管Q3到采樣電阻R6，然后接地。同理，當(dāng)DIR_IN端為低電平時(shí)，第一 NMOS管Ql和第四NMOS管Q4組成一個(gè)導(dǎo)通回路，輸入電路中的PWM信號(hào)控制器這一回路的導(dǎo)通頻率，當(dāng)PWM為高電平時(shí)電流從電源流經(jīng)第一 NMOS管Ql到繞組，再經(jīng)過第四NMOS管Q4到采樣電阻第七電阻R7，然后接地。因此，控制器MCU就可以通過改變輸入信號(hào)DIR_IN端的方向和PWM信號(hào)的頻率來改變電機(jī)繞組的電流方向和大小。第一快速二極管D1、第二快速二極管D2、第三快速二極管D3和第四快速二極管D4提供了電機(jī)繞組產(chǎn)生反向電動(dòng)勢時(shí)的泄放通路。
[0028]如圖4所示，所述H橋驅(qū)動(dòng)電路包括第五快速二極管D2、第六穩(wěn)壓管D6、第七快速二極管D7、第一電阻R1、第九電阻R9、第十五電阻R15、第一電容Cl、第二電容C2、第五三極管Q5和第^^一三極管Ql I，第五三極管Q5為NPN型晶體管，第^^一三極管Qll為PNP型晶體管，所述第五快速二極管D5的陽極接電源正極，第五快速二極管D5的陰極與第九電阻R9的一端連接，所述第九電阻R9的另一端分別與第六穩(wěn)壓管D6的陰極、第七電阻R7的陽極、第二電容C2的一端連接，所述第六穩(wěn)壓管D6的陽極和第二電容C2的另一端連接為H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸入端S_point端，所述第七快速二極管D7的陰極與第五三極管Q5的集電極連接，所述第五三極管Q5的基分別與第十五電阻R15的一端和第^ 三極管Qll的集電極連接為H橋驅(qū)動(dòng)電路的另一輸入端G_ctrl端，所述第十五電阻R15的另一端接地，所述第五三極管Q5的發(fā)射極分別與第^ 三極管Qll的發(fā)射極、第一電阻Rl的一端和第一電容Cl的一端連接，所述第十一三極管Qll的集電極接地，所述第一電阻Rl的另一端和第一電容Cl的另一端連接為H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出端G_point端。其中，第五快速二極管D5、第七快速二極管D7、第六穩(wěn)壓二極管D6、第九電阻R9、第二電容C2組成電荷泵，所述電荷泵從NMOS管的源極獲取當(dāng)前電平，并將該電平抬高一個(gè)固定的電平值，送給柵極驅(qū)動(dòng)電路，以確保NMOS管的柵極開啟電壓Vgs始終維持一個(gè)固定的電平值，該電平值的大小由第六穩(wěn)壓二極管D6決定。其中第五三極管Q5、第^^一三極管Q11、第十五電阻R15、第一電阻R1、第一電容Cl組成柵極驅(qū)動(dòng)電路，該電路接收柵極控制信號(hào)G_ctrl端，確保NMOS被快速的開啟或截止。當(dāng)G_ctrl端為高電平時(shí)，第五三極管Q5導(dǎo)通，第^^一三極管Qll截止，來自電荷泵的柵極驅(qū)動(dòng)電壓通過第一電容Cl加到NMOS管的柵極，開啟NMOS管，當(dāng)G_ctrl端為低電平時(shí)，第i^一三極管Qll導(dǎo)通，第五三極管Q5截止，NMOS管柵極電容上的電荷通過第一電阻Rl，第十一三極管Qll釋放到地，使得NMOS管快速可靠截止。
[0029]上述脈沖調(diào)制信號(hào)輸入電路包括第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第八電阻R8、第八三極管Q8、第九三極管Q9、第十三極管Q10、第十六三極管Q16，其中第十六三極管Q16的集電極連接電源，第十六三極管Q16的發(fā)射極與第十三極管QlO的集電極連接，第十六三極管Q16的基極與第三電阻R3的一端連接，第十三極管QlO的基極與第八電阻R8的一端連接，第十三極管QlO發(fā)射極分別與第二 H橋驅(qū)動(dòng)電路SC2和第四H橋的驅(qū)動(dòng)電路SC4的G_ctrl端連接，第八三極管Q8的集電極連接電源，第八三極管Q8的發(fā)射極分別與第一 H橋驅(qū)動(dòng)電路SCl和第三H橋驅(qū)動(dòng)電路SC3的G_ctrl端連接，第八三極管Q8的基極分別與第四電阻R4的一端和第九三極管Q9的集電極連接，第九三極管Q9的發(fā)射極接地，第九三極管Q9的基極與第五電阻R5的一端連接，第五電阻R5的另一端與第三電阻R3的另一端連接并與輸入方向信號(hào)DIR_IN端連接，第四電阻R4的另一端與第八電阻R8的另一端連接并與輸入信號(hào)PWM_IN端連接。當(dāng)輸入方向信號(hào)DIR_IN端為高電平時(shí)，第九三極管Q9導(dǎo)通，將第八三極管Q8的基極鉗位到低電平，使得第一 H橋驅(qū)動(dòng)電路SCl和第三H橋驅(qū)動(dòng)電路SC3的柵極控制信號(hào)G_ctrl端也為低電平，從而使得第二 NMOS管Q2和第三NMOS管Q3截止，此時(shí)當(dāng)輸入信號(hào)PWM跳變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，第十三極管QlO和第十六三極管Q16導(dǎo)通，第二 H橋驅(qū)動(dòng)電路SC2和第四H橋驅(qū)動(dòng)電路SC4的柵極控制信號(hào)G_ctrl端為高電平，使得第一 NMOS管Ql和第四NMOS管Q4導(dǎo)通，電流從電源流經(jīng)第一 NMOS管Q1、電機(jī)繞組、第四NMOS管Q4，再經(jīng)過采樣電阻第七電阻R7接地。當(dāng)輸入方向信號(hào)DIR_IN端為低電平時(shí)，第九三極管Q9和第十六三極管Q16不具備導(dǎo)通條件，第十三極管QlO截止，第一 H橋驅(qū)動(dòng)電路SC2和第四H橋驅(qū)動(dòng)電路SC4的柵極控制信號(hào)G_ctrl端為低電平，第一 NMOS管和第四NMOS管Q4截止，此時(shí)當(dāng)輸入信號(hào)PWM跳變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，第八三極管Q8導(dǎo)通，第一 H橋驅(qū)動(dòng)電路SCl和第三H橋驅(qū)動(dòng)電路SC3的柵極控制信號(hào)G_ctrl端為高電平，使得第二 NMOS管Q2和第三NMOS管Q3導(dǎo)通，電流從電源流經(jīng)第二 NMOS管Q2、電機(jī)繞組、第三NMOS管Q3，再經(jīng)過采樣電阻第六電阻R6接地。如此，控制器MCU就可以通過改變輸入信號(hào)DIR_IN端的方向和PWM信號(hào)的頻率來改變電機(jī)繞組的電流方向和大小。
[0030]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.用于步進(jìn)電機(jī)控制器的功率放大電路，其特征在于:包括輸入電路、電流反饋電路和H橋電路，所述輸入電路的輸出端與H橋電路的輸入端連接，所述H橋電路的輸出端與電流反饋電路連接。
2.如權(quán)利要求1所述的用于步進(jìn)電機(jī)控制器的功率放大電路，其特征在于:所述H橋電路包括第一三極管、第二三極管、第三三極管、第四三極管、第一快速二極管、第二快速二極管、第三快速二極管、第四快速二極管，所述第一三極管和第二三極管為NPN型晶體管，所述第三三極管和第四三極管為PNP型晶體管，所述第一三極管的集電極分別與第三快速二極管的陰極、第二快速二極管的陰極和第二三極管的集電極連接并與電源正極連接，所述第一三極管的發(fā)射極分別與第三快速二極管的陽極、第三三極管的發(fā)射極和第四快速二極管的陰極連接，所述第二三極管的發(fā)射極分別與第二快速二極管的陽極、第四三極管的發(fā)射極和第一快速二極管的陰極連接，所述第三三極管的集電極與第四三極管的集電極之間連接步進(jìn)電機(jī)的一相繞組。
3.如權(quán)利要求1所述的用于步進(jìn)電機(jī)控制器的功率放大電路，其特征在于:所述輸入電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第八電阻、第五三極管、第六三極管、第七三極管、第八三極管、第九三極管和第十三極管，所述第五三極管、第六三極管、第七三極管、第八三極管、第九三極管和第十三極管為NPN型晶體管，所述第一電阻的一端與第五三極管的集電極連接并接電源正極，所述第一電阻的另一端分別與所述第五三極管的基極、第七三極管的集電極和第三三極管的基極連接，所述第七三極管的發(fā)射極與第十三極管的集電極連接，所述第七三極管的基極與第三電阻的一端連接，所述第十三極管的發(fā)射極接地，所述第十三極管的基極與第八電阻的一端連接，所述第六三極管的集電極與第二電阻的一端連接并與電源正極連接，第六三極管的基極分別與第二電阻的另一端、第四三極管的基極和第八三極管的集電極連接，所述第八三極管的基極分別與第四電阻的一端和第九三極管的集電極連接，所述第八三極管的發(fā)射極與第九三極管的發(fā)射極連接并接地，所述第九三極管的基極與第五電阻的一端連接，所述第四電阻的另一端與第八電阻的另一端連接并與PWM控制信號(hào)輸入端連接，所述第三電阻的另一端與第五電阻的另一端連接并與方向信號(hào)輸入端連接。
4.如權(quán)利要求1所述的用于步進(jìn)電機(jī)控制器的功率放大電路，其特征在于:還包括H橋驅(qū)動(dòng)電路，所述H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與所述輸入電路的輸出端連接，所述H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與H橋電路的輸入端連接。
5.如權(quán)利要求4所述的用于步進(jìn)電機(jī)控制器的功率放大電路，其特征在于:所述H橋電路包括第一 NMOS管、第二 NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第一快速二極管、第二快速二極管、第三快速二極管和第四快速二極管，所述第一 NMOS管的漏極連接電源正極，所述第一 NMOS管柵極連接H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出端，所述第一 NMOS管源極連接第三快速二極管的陽極，所述第二 NMOS管的漏極連接電源正極，所述第二 NMOS管的柵極連接H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出端，所述第二 NMOS管源極連接第二快速二極管的陽極，所述第三NMOS管的漏極分別與第一 NM0s管的源極和第四快速二極管的陰極連接，所述第三NMOS管柵極連接H橋驅(qū)動(dòng)電路輸出端，所述第四NMOS管漏極分別與第二 NMOS管的源極和第一快速二極管的陰極連接，所述第四NMOS管柵極連接H橋驅(qū)動(dòng)電路輸出端，所述第四NMOS管的源極與第一 NMOS管的源極之間連接步進(jìn)電機(jī)的一相繞組。
6.如權(quán)利要求4所述的用于步進(jìn)電機(jī)控制器的功率放大電路，其特征在于:所述H橋驅(qū)動(dòng)電路包括第五快速二極管、第六穩(wěn)壓管、第七快速二極管、第一電阻、第九電阻、第十五電阻、第一電容、第二電容、第五三極管和第i^一三極管，第五三極管為NPN型晶體管，第十一三極管為PNP型晶體管，所述第五快速二極管的陽極接電源正極，第五快速二極管的陰極與第九電阻的一端連接，所述第九電阻的另一端分別與第六穩(wěn)壓管的陰極、第七快速二極管的陽極、第二電容的一端連接，所述第六穩(wěn)壓管的陽極和第二電容的另一端連接為H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸入端，所述第七快速二極管的陰極與第五三極管的集電極連接，所述第五三極管的基極分別與第十五電阻的一端和第十一三極管的基極連接為H橋驅(qū)動(dòng)電路的另一輸入端，所述第十五電阻的另一端接地，所述第五三極管的發(fā)射極分別與第十一三極管的發(fā)射極、第一電阻的一端和第一電容的一端連接，所述第十一三極管的集電極接地，所述第一電阻的另一端和第一電容的另一端連接為H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出端。
7.如權(quán)利要求4所述的用于步進(jìn)電機(jī)控制器的功率放大電路，其特征在于:所述輸入電路包括第三電阻、第四電阻、第五電阻、第八電阻、第八三極管、第九三極管、第十三極管、第十六三極管，其中第十六三極管的集電極連接電源，所述第十六三極管的發(fā)射極與第十三極管的集電極連接，所述第十六三極管的基極與第三電阻的一端連接，所述第十三極管的基極與第八電阻的一端連接，所述第十三極管發(fā)射極分別與第二 H橋驅(qū)動(dòng)電路和第四H橋的驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接，所述第八三極管的集電極連接電源正極，所述第八三極管的發(fā)射極分別與第一 H橋驅(qū)動(dòng)電路和第三H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接，所述第八三極管的基極分別與第四電阻的一端和第九三極管的集電極連接，所述第九三極管的發(fā)射極接地，所述第九三極管的基極與第五電阻的一端連接，所述第五電阻的另一端與第三電阻的另一端連接并與輸入方向信號(hào)端連接，所述第四電阻的另一端與第八電阻的另一端連接并與輸入信號(hào)端連接。
【文檔編號(hào)】H02P8/14GK204244185SQ201420751107
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】劉超 申請人:重慶譜思機(jī)器人控制系統(tǒng)有限公司