專利名稱：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等自動(dòng)化控制中的執(zhí)行器件，涉及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
現(xiàn)有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器已開始采用VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管代替功率晶體三極管，相序分配也已有專用集成電路。但作為功率輸出級(jí)的一般保護(hù)電路由于速度不夠快，無論是晶體管還是VMOS管都難免因短路或過流而燒管，可靠性不高；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器屬于開環(huán)驅(qū)動(dòng)，一般相電流受電網(wǎng)輸入電壓波動(dòng)影響較大，同一驅(qū)動(dòng)器難以適用于不同直流電阻和電感的步進(jìn)電機(jī)。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其功率輸出級(jí)保護(hù)電路可高速關(guān)斷，達(dá)到恒相流輸出和短路保護(hù)的雙重目的，可適應(yīng)寬范圍的電源電壓波動(dòng)和不同阻抗的步進(jìn)電機(jī)。
技術(shù)結(jié)構(gòu)方案一般步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器如圖2所示由光電耦合輸入級(jí)1、n進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器與EPROM可編程環(huán)型分配器2、緩沖推動(dòng)及調(diào)制級(jí)3，以及VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管功放輸出級(jí)組成。本實(shí)用新型前三部份與已有技術(shù)類同，不用細(xì)敘，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要在輸出級(jí)，其中OC門及電阻Rs屬緩沖級(jí)輸出；除原有VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管外，增加取樣電阻R、等效可控硅SCR、輸入電阻R1和電容C，把取樣電阻R與可控硅SCR聯(lián)接起來。其具體線路連接關(guān)系如圖1所示1.在原VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管源極S接取樣電阻R，R另一端接地；2.等效可控硅SCR陽(yáng)極A接VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管柵極G，陰極K接地；
3.輸入電阻R1一端接VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管源極S，另一端接可控硅SCR控制極g；4.電容C一端接可控硅SCR控制極g，另一端接地；5.可控硅SCR由NPN晶體管與PNP晶體管復(fù)合而成等效可控硅，其中NPN晶體管集電極C接PNP晶體管基極b，PNP晶體管集電極C接NPN晶體管基極b，電阻Rb一端接PNP晶體管基極b，另一端接PNP晶體管發(fā)射極e，電容C一端接NPN晶體管基極b，另一端接NPN晶體管發(fā)射極e。
由于PNP晶體管基射be間接入電阻Rb使等效可控硅SCR需要有一定的維持電流；在NPN晶體管基射be間接入電容C以提高抗干擾能力，不致因調(diào)制輸入電壓斜率過大而產(chǎn)生誤動(dòng)作。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)點(diǎn)1.適用不同阻抗的步進(jìn)電機(jī)，適應(yīng)電網(wǎng)輸入電壓大范圍波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)恒定的相電流，一旦出現(xiàn)短路，VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管可快速關(guān)斷，保證不燒管當(dāng)VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管電流達(dá)到設(shè)定值時(shí)，源極S取樣電阻R兩端電壓經(jīng)R1輸入可控硅SCR控制極g，若達(dá)到觸發(fā)電壓，可控硅SCR即刻快速雪崩導(dǎo)通，把VMOS場(chǎng)效應(yīng)管柵極G對(duì)地短路，使VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管即刻關(guān)斷，關(guān)斷時(shí)間小于0.1微秒；當(dāng)輸入調(diào)制到零電平時(shí)，可控硅中電流小于維持電流，又可自動(dòng)恢復(fù)阻斷狀態(tài)；若再調(diào)制到高電平，仍可驅(qū)動(dòng)VMOS管導(dǎo)通，當(dāng)VMOS管電流再達(dá)到設(shè)定值時(shí)，又將如上述關(guān)斷，再次重復(fù)上述過程，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變脈寬調(diào)制輸出，即電壓升高時(shí)脈寬能自動(dòng)變窄，使步進(jìn)電機(jī)繞組中有恒定相電流。同理，接入不同阻抗的電機(jī)亦可保證有恒定相電流；若一旦出現(xiàn)短路，VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管又可在0.1微秒內(nèi)關(guān)斷，保證不會(huì)燒管。
2.等效可控硅SCR中只有二只三極管、一只電阻、一只電容四個(gè)元件，外加取樣電阻和輸入電阻總共六個(gè)元件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便，直接在VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管柵源極進(jìn)行保護(hù)最近，速度最快，最可靠。


圖1為本實(shí)用新型輸出級(jí)電路連接圖；圖2為一般步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器方案構(gòu)成圖；圖3為采用高速可控硅方案實(shí)施圖；圖4為采用溫度補(bǔ)償方案實(shí)施圖；圖5為采用場(chǎng)效應(yīng)雙極性復(fù)合管方案實(shí)施圖。
本實(shí)用新型方案的實(shí)施例1.NPN晶體管基射be結(jié)壓降有溫度系數(shù)，使高溫工作時(shí)電流略減少，這在某些場(chǎng)合反而有利使整機(jī)不過熱，若需克服此種現(xiàn)象，可引入溫度補(bǔ)償，如圖4所示，即在圖1中NPN晶體管基射be間加補(bǔ)償二極管D1并串聯(lián)電阻R2。
2.圖1所示的等效可控硅SCR可由高速可控硅SCR代替，如圖3所示，其連接關(guān)系同前面方案所述連接關(guān)系中1、2、3、4，可以簡(jiǎn)化連接線路。
3.圖1中VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管可采用場(chǎng)效應(yīng)與雙極型復(fù)合器件IGBT代替如圖5所示，其連接關(guān)系與前所述的實(shí)施例2相同，可用于更大電流的恒峰流調(diào)制，但在該器件CE之間需并入續(xù)流二極管D2。
權(quán)利要求1.一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，由光電耦合輸入級(jí)[1]、n進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器與EPROM可編程環(huán)型分配器[2]、緩沖推動(dòng)及調(diào)制級(jí)[3]和VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管輸出級(jí)組成，本實(shí)用新型特征在輸出級(jí)，在已有的VNOS功率場(chǎng)效應(yīng)管外增設(shè)取樣電阻R、等效可控硅SCR、電阻R1和電容C，把取樣電阻R與可控硅SCR聯(lián)接起來，電子元器件之間的聯(lián)接關(guān)系如下(1)在VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管源極S與取樣電阻R相聯(lián)接，R另一端接地；(2)等效可控硅SCR陽(yáng)極A接VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管柵極G，陰極K接地；(3)輸入電阻R1一端接VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管源極S，另一端接可控硅SCR控制極g；(4)電容C一端接可控硅SCR控制極g，另一端接地；(5)可控硅SCR由NPN晶體管與PNP晶體管復(fù)合而成等效可控硅，其中NPN晶體管集電極C接PNP晶體管基極b，PNP晶體管集電極C接NPN晶體管基極b，電阻Rb一端接PNP晶體管基極b，另一端接PNP晶體管發(fā)射極e，電容C一端接NPN晶體管基極b，另一端接NPN晶體管發(fā)射極e。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征是等效可控硅SCR由高速可控硅SCR代替，其電路連接關(guān)系同權(quán)利要求1中的(1)、(2)、(3)、(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征是VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管采用場(chǎng)效應(yīng)與雙極型復(fù)合器件IGBT代替，其電路連接關(guān)系同權(quán)利要求2，此外須在CE之間并聯(lián)二極管D2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征是在NPN晶體管基射be間設(shè)補(bǔ)償二極管D1并串聯(lián)電阻R2。
專利摘要一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，設(shè)計(jì)了快速關(guān)斷的限峰流VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管輸出級(jí)。其特點(diǎn)是(1)在VMOS管源極S接取樣電阻R，R另一端接地；(2)等效可控硅SCR陽(yáng)極A接VMOS管柵極G，陰極K接地；(3)輸入電阻R
文檔編號(hào)H02P8/00GK2181776SQ93214140
公開日1994年11月2日 申請(qǐng)日期1993年5月25日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月25日
發(fā)明者潘安克 申請(qǐng)人:杭州電子工學(xué)院