對比分析:步進電機驅動電路優缺點
發布時間:2013-02-04 責任編輯:hedyxing
【導讀】步進電機是一種將電能轉換為動能的執行機構。相比其他電機其具有較高的定位精度,無位置累積誤差的優點;開環控製係統使其成本教低,但是步進電機也有缺點。本文一一分析步進電機驅動電路的優點和缺點。

步進電機
由於步進電機在低速運行時的振動、噪聲大,在振蕩頻率附近運行時易產生共振,輸出轉矩隨著步進電機的轉速升高而下降,這些缺點限製了步進電機的應用範圍。
步進電機的以上特點,解決辦法有兩個:1、生產出更好的步進電機,這也是根本上決定消除負麵特點的硬件措施,2、設(she)計(ji)出(chu)更(geng)好(hao)的(de)驅(qu)動(dong)器(qi),好(hao)的(de)驅(qu)動(dong)器(qi)可(ke)以(yi)避(bi)諱(hui)電(dian)機(ji)的(de)種(zhong)種(zhong)不(bu)足(zu),可(ke)以(yi)顯(xian)著(zhu)地(di)提(ti)高(gao)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)的(de)性(xing)能(neng)。由(you)於(yu)電(dian)機(ji)生(sheng)產(chan)出(chu)來(lai)以(yi)後(hou)他(ta)的(de)所(suo)有(you)參(can)數(shu)都(dou)是(shi)固(gu)定(ding)的(de),因(yin)此(ci)提(ti)高(gao)驅(qu)動(dong)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)是(shi)解(jie)決(jue)問(wen)題(ti)的(de)關(guan)鍵(jian),本(ben)文(wen)討(tao)論(lun)的(de)關(guan)鍵(jian)是(shi)各(ge)種(zhong)驅(qu)動(dong)技(ji)術(shu)的(de)缺(que)點(dian)和(he)難(nan)點(dian)。
1、步進電機驅動控製係統
①運動控製電路:用於產生運動和轉向的脈衝,脈衝的速度可以控製電機運轉速度。
②步進驅動電路:由兩部分組成(A、計算電機運動的脈衝數和控製電機的各種狀態;B、功率輸出電路,用於將控製輸出實現電機運動或停止的各種目的),根據這兩個的組合不同可以分成以下幾種:恒電壓驅動方式,高低壓驅動,自激恒電流斬波驅動,電流比較斬波驅動,潛進式驅動(最新的驅動技術)。
③步進電機:步進驅動器驅動步進電機,實現由電能轉化為動能的過程。
2 、步進電機驅動方電路優缺點分析
恒電壓驅動
單(dan)電(dian)壓(ya)驅(qu)動(dong)是(shi)指(zhi)在(zai)電(dian)機(ji)繞(rao)組(zu)工(gong)作(zuo)過(guo)程(cheng)中(zhong),隻(zhi)用(yong)一(yi)個(ge)方(fang)向(xiang)電(dian)壓(ya)對(dui)繞(rao)組(zu)供(gong)電(dian),多(duo)個(ge)繞(rao)組(zu)交(jiao)替(ti)提(ti)供(gong)電(dian)壓(ya)。該(gai)方(fang)式(shi)是(shi)一(yi)種(zhong)比(bi)較(jiao)老(lao)的(de)驅(qu)動(dong)方(fang)式(shi),現(xian)在(zai)基(ji)本(ben)不(bu)用(yong)了(le)。
優點:電路簡單,元件少、控製也簡單,實現起來比較簡單。
缺點:必須提供足夠大的電流的三極管來進行開關處理,電機運轉速度比較低,電機震動比較大,發熱大。由於已經不再使用,所以不多描述。
高低壓驅動
由you於yu恒heng電dian壓ya驅qu動dong存cun在zai以yi上shang諸zhu多duo缺que點dian,技ji術shu的de進jin一yi步bu發fa展zhan,研yan發fa出chu新xin的de高gao低di壓ya驅qu動dong來lai改gai善shan恒heng電dian壓ya驅qu動dong的de部bu分fen缺que點dian,高gao低di壓ya驅qu動dong的de原yuan理li是shi,在zai電dian機ji運yun動dong到dao整zheng步bu的de時shi候hou使shi用yong高gao壓ya控kong製zhi,在zai運yun動dong到dao半ban步bu的de時shi候hou使shi用yong低di壓ya控kong製zhi,停ting止zhi時shi也ye是shi使shi用yong低di壓ya來lai控kong製zhi。
優點:高低壓控製在一點程度上改善了震動和噪音,第一次提出細分控製步進電機的概念,同時也提出了停止時電流減半的工作模式。
缺點:dianluxiangduihengdianyaqudongfuza,duisanjiguangaopintexingyaoqiutigao,dianjidisurengranzhendongbijiaoda,farerengranbijiaoda,xianzaijibenshangbushiyongzhezhongqudongmoshi。
自激式恒電流斬波驅動
自zi激ji式shi恒heng電dian流liu斬zhan波bo驅qu動dong的de工gong作zuo原yuan理li是shi通tong過guo硬ying件jian設she計ji當dang電dian流liu達da到dao某mou個ge設she定ding值zhi的de時shi候hou通tong過guo硬ying件jian將jiang其qi電dian流liu關guan閉bi,然ran後hou轉zhuan為wei另ling一yi個ge繞rao組zu通tong電dian,另ling一yi個ge繞rao組zu通tong電dian的de電dian流liu到dao某mou個ge固gu定ding的de電dian流liu的de時shi候hou,又you能neng通tong過guo硬ying件jian將jiang其qi關guan閉bi,如ru此ci反fan複fu,推tui進jin步bu進jin電dian機ji運yun轉zhuan。
優點:噪音大大減小,轉速一定程度上提高了,性能比前兩種有一定的提高。
缺點:對電路設計要求比較高,對電路抗幹擾要求比較高,容易引起高頻,燒壞驅動元件,對元件性能要求比較高。
電流比較斬波驅動
電流比較斬波驅動是把步進電機繞組電流值轉化為一定比例的電壓,與D/A轉換器輸出的預設值進行比較,比較結果來控製功率管的開關,從而達到控製繞組相電流的目的。
優點:使運動控製模擬正弦波的特點,大大提高性能,運動速度和噪音都比較小,可以使用比較高的細分,是當前流行的控製方法。
缺點:電dian路lu比bi較jiao複fu雜za,對dui電dian路lu中zhong的de幹gan擾rao難nan以yi控kong製zhi和he理li論lun要yao求qiu相xiang吻wen合he,容rong易yi產chan生sheng抖dou動dong,在zai控kong製zhi形xing成cheng正zheng弦xian波bo的de波bo峰feng和he波bo穀gu,容rong易yi導dao致zhi高gao頻pin幹gan擾rao,進jin而er導dao致zhi驅qu動dong元yuan件jian發fa熱re或huo者zhe由you於yu頻pin率lv過guo高gao而er老lao化hua,這zhe也ye是shi很hen多duo驅qu動dong器qi使shi用yong1年多的時候容易出現紅燈保護的主要原因。
潛進式驅動
這zhe是shi一yi種zhong全quan新xin的de運yun動dong控kong製zhi技ji術shu,該gai技ji術shu是shi在zai當dang前qian電dian流liu比bi較jiao斬zhan波bo驅qu動dong技ji術shu的de前qian提ti下xia,克ke服fu其qi中zhong的de缺que點dian而er創chuang新xin的de一yi種zhong全quan新xin的de驅qu動dong方fang法fa。其qi核he心xin技ji術shu是shi在zai電dian流liu比bi較jiao斬zhan波bo驅qu動dong的de前qian提ti下xia增zeng加jia了le驅qu動dong元yuan件jian發fa熱re和he高gao頻pin抑yi製zhi保bao護hu技ji術shu。
優點:兼有電流比較斬波驅動的優點外,發熱特別小,使用壽命較長。
缺點:全新技術,價格比較高,目前每種電機和驅動器匹配要求相對比較嚴格。
qudongqijishudefazhan,congyuanlaiguowaiyizhiduxiudaoguoneigezhongyouxiujishuyongxian,keyikanchuguoneijishudejinbu,tongshiyekeyikanchu,meiyicijishudegexindouhuidailaijigeyigaoduanjishuquyindaoshichangdeshichanggeming,zaibujinjishuxiangduichengshudejintian,shuokeshukongxiequanxindebujinqudongjishu,baguoneidebujinqudongqizaicituixiangguojishichang,yuanlaiyikaojinkouqudongqilaihuodegaoxingnengdeguoneichangjia,zaikandaobenjishusuochanshudeneironghou,xiangxinhuicongneixinduiguoneijishudeqiwangfashenggaibian。yuanlaishiyongribenjinkoudeguoneigongchengshimen,xianzairangtamenzhaodaojujueribenchanpindeliyoule,keyigenxiaoribenzaicishuoyishengNO。
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