本實(shí)用新型屬于3D打印機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種用于3D打印機(jī)中帶防反接及大電流驅(qū)動的主控電路。

背景技術(shù)：

隨著3D打印機(jī)技術(shù)的不斷迭代、新材料的涌現(xiàn)以及電機(jī)驅(qū)動種類的增加，當(dāng)前FDM模式的3D打印機(jī)面臨了越來越多的挑戰(zhàn)。3D打印機(jī)的主控電路外接電源適配器由于接口規(guī)格不統(tǒng)一，存在電源正負(fù)極反接的隱患，而主控電路普遍缺乏電源反接保護(hù)，反接電源會燒毀主控電路中的器件，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致主控電路板報(bào)廢；有些主控電路簡單采用正極串聯(lián)二極管的方式來防止電源反接，雖然有效，但是二極管的正向壓降在大電流時(shí)會產(chǎn)生極大的功耗，導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重，即造成了功耗的浪費(fèi)又降低了主控電路的性能。再就是現(xiàn)有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路的核心器件大多選用A4988芯片，驅(qū)動電流小，驅(qū)動能力弱，細(xì)分模式最大僅支持1/16，在一些大型3D物品的打印環(huán)境下無法有效驅(qū)動大電流步進(jìn)電機(jī)，或者勉強(qiáng)驅(qū)動，但發(fā)熱嚴(yán)重，損耗增大，針對這些問題，有必要對3D打印機(jī)的主控電路加以改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型主要是解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題，提供了一種用于3D打印機(jī)中帶防反接及大電流驅(qū)動的主控電路。

本實(shí)用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：一種用于3D打印機(jī)中帶防反接及大電流驅(qū)動的主控電路，包括輸入電源和主控單元MCU，所述輸入電源連接到防反接保護(hù)電路，防反接保護(hù)電路分別連接到LDO降壓電路和繼電器切換單元，LDO降壓電路連接到主控單元MCU，繼電器切換單元分三路連接到三個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，三個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路也分別連接到主控單元MCU，主控單元MCU上還設(shè)有溫度檢測單元、PWM風(fēng)扇、按鍵、LCD顯示屏和USB模塊。所述防反接保護(hù)電路中，N溝道MOS管Q2選用irf8736場效應(yīng)管，其電源輸入端子中的輸入端正極與輸出端正極直接相連，電源輸入端子中的輸入端負(fù)極連接到N溝道MOS管Q2的漏極，輸出端負(fù)極連接到N溝道MOS管Q2的源極，分壓電阻R25和R26為N溝道MOS管Q2提供偏置電壓，穩(wěn)壓二極管D7防止柵源電壓VGS過高擊穿N溝道MOS管Q2，電容C36、C37、C38和C39為輸入電源的濾波電容：當(dāng)輸入電源正接時(shí)，即電源輸入端子中的輸入端正極連接輸入電源的正極，電源輸入端子中的輸入端負(fù)極連接輸入電源的負(fù)極，正向電壓通過電阻R25和R26分壓，電阻R26兩端的正向壓降VGS落在N溝道MOS管Q2的柵極，穩(wěn)壓二極管D7將電阻R26的兩端電壓嵌位在4.7V，N溝道MOS管Q2的漏極與源極飽和導(dǎo)通，此時(shí)電源輸入端子中的輸入端正極和輸入端負(fù)極正常輸出至輸出端正極和輸出端負(fù)極；當(dāng)輸入電源反接時(shí)，即電源輸入端子中的輸入端正極連接輸入電源的負(fù)極，電源輸入端子中的輸入端負(fù)極連接輸入電源的正極，電阻R25和R26的兩端電壓為0，N溝道MOS管Q2的漏極與源極未導(dǎo)通，此時(shí)電源輸入端子中的輸入端正極和輸入端負(fù)極未輸出至輸出端正極和輸出端負(fù)極，起到防反接保護(hù)的作用。所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路中，核心器件集成電路U1選用DRV8825芯片，DRV8825芯片的1腳與2腳串聯(lián)電容C2為其內(nèi)部充電蓄能，3腳通過電容C3為4腳和11腳的相位驅(qū)動器電源提供柵極驅(qū)動電壓，6腳和9腳分別串接電阻R1和R2用來檢測輸出電流，5腳與7腳連接到步進(jìn)電機(jī)M的正向輸入端，8腳與10腳連接到步進(jìn)電機(jī)M的反向輸入端，12腳與13腳為DRV8825芯片提供基準(zhǔn)電壓源，15腳為3.3VLDO電壓輸出，16腳為reset復(fù)位信號輸入，17腳為休眠/工作模式輸入，18腳為故障狀態(tài)指示輸出，通過上拉電阻R6在正常工作時(shí)保持為高電平，當(dāng)芯片因過熱或過流保護(hù)時(shí)18腳會輸出一個(gè)低電平，19腳為衰減模式控制輸入，20腳為方向控制輸入，21腳為使能控制輸入，22腳為脈沖步進(jìn)信號輸入，27腳為默認(rèn)狀態(tài)指示輸出，14、28腳接地，24、25、26腳為細(xì)分模式選擇輸入，通過上拉電阻R4、R5將MODE0、MODE2管腳拉高，MODE1直接接地，細(xì)分模式設(shè)置為1/32細(xì)分，當(dāng)其接點(diǎn)CB1短接即MODE0也接地時(shí)，則為1/16細(xì)分模式，RESET、SLEEP、DIR、ENABLE、STEP這五個(gè)管腳交由主控單元MCU的I/O口控制，決定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、方向、使能與停止，12與13腳的輸入基準(zhǔn)電壓源VREF結(jié)合6腳與9腳的檢測電阻R1、R2則決定驅(qū)動電路的最大輸出電流，其計(jì)算公式為I＝VREF/(5×0.25)，本實(shí)用新型中，當(dāng)基準(zhǔn)電壓VREF＝3V時(shí)，最大驅(qū)動電流為2.4A，可輕松驅(qū)動57步進(jìn)電機(jī)。

所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路采用4層板工藝設(shè)計(jì)，走線少，散熱面積大，結(jié)合地層上排放的過孔，其散熱性能大大增強(qiáng)。本實(shí)用新型具有電源反接保護(hù)功能，同時(shí)降低了主控電路的發(fā)熱損耗，也有利于提高主控電路對步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動能力，具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理等特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型防反接保護(hù)電路的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-輸入端正極，2-輸入端負(fù)極，3-輸出端正極，4-輸出端負(fù)極，P6-電源輸入端子。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。

實(shí)施例：參看圖1-圖3，一種用于3D打印機(jī)中帶防反接及大電流驅(qū)動的主控電路，包括輸入電源和主控單元MCU，所述輸入電源連接到防反接保護(hù)電路，防反接保護(hù)電路分別連接到LDO降壓電路和繼電器切換單元，LDO降壓電路連接到主控單元MCU，繼電器切換單元分三路連接到三個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，三個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路也分別連接到主控單元MCU，主控單元MCU上還設(shè)有溫度檢測單元、PWM風(fēng)扇、按鍵、LCD顯示屏和USB模塊。所述防反接保護(hù)電路中，N溝道MOS管Q2選用irf8736場效應(yīng)管，其電源輸入端子中的輸入端正極與輸出端正極直接相連，電源輸入端子中的輸入端負(fù)極連接到N溝道MOS管Q2的漏極，輸出端負(fù)極連接到N溝道MOS管Q2的源極，分壓電阻R25和R26為N溝道MOS管Q2提供偏置電壓，穩(wěn)壓二極管D7防止柵源電壓VGS過高擊穿N溝道MOS管Q2，電容C36、C37、C38和C39為輸入電源的濾波電容：當(dāng)輸入電源正接時(shí)，即電源輸入端子中的輸入端正極連接輸入電源的正極，電源輸入端子中的輸入端負(fù)極連接輸入電源的負(fù)極，正向電壓通過電阻R25和R26分壓，電阻R26兩端的正向壓降VGS落在N溝道MOS管Q2的柵極，穩(wěn)壓二極管D7將電阻R26的兩端電壓嵌位在4.7V，N溝道MOS管Q2的漏極與源極飽和導(dǎo)通，此時(shí)電源輸入端子中的輸入端正極和輸入端負(fù)極正常輸出至輸出端正極和輸出端負(fù)極；當(dāng)輸入電源反接時(shí)，即電源輸入端子中的輸入端正極連接輸入電源的負(fù)極，電源輸入端子中的輸入端負(fù)極連接輸入電源的正極，電阻R25和R26的兩端電壓為0，N溝道MOS管Q2的漏極與源極未導(dǎo)通，此時(shí)電源輸入端子中的輸入端正極和輸入端負(fù)極未輸出至輸出端正極和輸出端負(fù)極，起到防反接保護(hù)的作用。所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路中，核心器件集成電路U1選用DRV8825芯片，DRV8825芯片的1腳與2腳串聯(lián)電容C2為其內(nèi)部充電蓄能，3腳通過電容C3為4腳和11腳的相位驅(qū)動器電源提供柵極驅(qū)動電壓，6腳和9腳分別串接電阻R1和R2用來檢測輸出電流，5腳與7腳連接到步進(jìn)電機(jī)M的正向輸入端，8腳與10腳連接到步進(jìn)電機(jī)M的反向輸入端，12腳與13腳為DRV8825芯片提供基準(zhǔn)電壓源，15腳為3.3VLDO電壓輸出，16腳為reset復(fù)位信號輸入，17腳為休眠/工作模式輸入，18腳為故障狀態(tài)指示輸出，通過上拉電阻R6在正常工作時(shí)保持為高電平，當(dāng)芯片因過熱或過流保護(hù)時(shí)18腳會輸出一個(gè)低電平，19腳為衰減模式控制輸入，20腳為方向控制輸入，21腳為使能控制輸入，22腳為脈沖步進(jìn)信號輸入，27腳為默認(rèn)狀態(tài)指示輸出，14、28腳接地，24、25、26腳為細(xì)分模式選擇輸入，通過上拉電阻R4、R5將MODE0、MODE2管腳拉高，MODE1直接接地，細(xì)分模式設(shè)置為1/32細(xì)分，當(dāng)其接點(diǎn)CB1短接即MODE0也接地時(shí)，則為1/16細(xì)分模式，RESET、SLEEP、DIR、ENABLE、STEP這五個(gè)管腳交由主控單元MCU的I/O口控制，決定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、方向、使能與停止，12與13腳的輸入基準(zhǔn)電壓源VREF結(jié)合6腳與9腳的檢測電阻R1、R2則決定驅(qū)動電路的最大輸出電流，其計(jì)算公式為I＝VREF/(5×0.25)，本實(shí)用新型中，當(dāng)基準(zhǔn)電壓VREF＝3V時(shí)，最大驅(qū)動電流為2.4A，可輕松驅(qū)動57步進(jìn)電機(jī)。

所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路采用4層板工藝設(shè)計(jì)，走線少，散熱面積大，結(jié)合地層上排放的過孔，其散熱性能大大增強(qiáng)。本實(shí)用新型具有電源反接保護(hù)功能，同時(shí)降低了主控電路的發(fā)熱損耗，也有利于提高主控電路對步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動能力，具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理等特點(diǎn)。

最后，應(yīng)當(dāng)指出，以上實(shí)施例僅是本實(shí)用新型較有代表性的例子。顯然，本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施例，還可以有許多變形。凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均應(yīng)認(rèn)為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。