机电一体化第3章 伺服系统(2步进电动机及其驱动控制2)

1、 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制步进式伺服驱动系统工作原理系统由系统由 “ “步进电机驱动线路步进电机驱动线路” ” + “+ “步进电机步进电机” ” 组成，对工作台组成，对工作台位移、速度和运动方向进行控制位移、速度和运动方向进行控制四、步进电动驱动与控制四、步进电动驱动与控制 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制步进电动机的驱动步进电动机的驱动 步进电机的驱动电路步进电机的驱动电路：主要由脉冲分配器和功率放大器两：主要由脉冲分配器和功率放大器两部份组成。部份组成。变频控制信号变频控制信号：主要有脉冲频率信号和方向控制信号。：主

2、要有脉冲频率信号和方向控制信号。 脉冲分配器 功率放大器变频信号方向信号步进电机驱动电路的组成步进电机驱动电路的组成脉冲分配器脉冲分配器的作用是产生多路顺序脉冲信号，从而使电机绕组的通的作用是产生多路顺序脉冲信号，从而使电机绕组的通电顺序按一定规律变化。电顺序按一定规律变化。 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制 利用计算机软件，差表或计算进行脉冲的环形分配 成本低、利于多相的脉冲分配 、占用计算机机时 小规模集成电路环形分配器 搭接灵活、不占用计算机机时 专用环形分配器 使用方便、接口简单.如：CH250三相绕组分频器 ；L297和PMM8714两相绕组分频器；P

3、MM8713五相绕组电机分频器等。（一）环形脉冲分配方法 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制1、软件脉冲分配的控制、软件脉冲分配的控制 计算机控制的步进电机驱动系统中，使用软件实现脉冲分配。常计算机控制的步进电机驱动系统中，使用软件实现脉冲分配。常用查表法。用查表法。对于三相六拍环形分配器，每当接收到一个进给脉冲指令，对于三相六拍环形分配器，每当接收到一个进给脉冲指令，环形分配器软件根据下表所示真值表，按顺序及方向控制输出接口将环形分配器软件根据下表所示真值表，按顺序及方向控制输出接口将A A、B B、C C的值输出即可。把表中的数值按顺序存入内存的的值输出即可。

4、把表中的数值按顺序存入内存的EPROMEPROM中，并分别中，并分别设定表头的地址为设定表头的地址为TAB0TAB0。计算机的。计算机的P1P1口按从表头开始逐步加口按从表头开始逐步加1 1的顺序变的顺序变化，电动机正相旋转，如果按从化，电动机正相旋转，如果按从TAB5TAB5，逐步减，逐步减1 1的顺序变化，电动机则的顺序变化，电动机则反转。反转。步序 导电相 工作状态 数值（16进制） 程序的数据表 正转 反转 C B A TAB A0 0 1 01HTAB0 DB01H AB0 1 1 03HDB03H B0 1 0 02HDB02H BC1 1 0 06HDB06H C1 0 0 04

5、HDB04H CA1 0 1 05HTAB5 DB05H 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制2、脉冲分配控制硬件（环形分配器）CNC装置电源环形分配器A相驱动B相驱动C相驱动FULL/HALFDIRCLKM三相硬件环形分配器的驱动控制C1,C2,C3为双为双稳态触发器稳态触发器 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制3、 专用环形分配器器件 n目前市场提供的国产目前市场提供的国产TTL脉冲分配器有三相脉冲分配器有三相（YBO13）、四相（）、四相（YBO14）、五相（）、五相（YBO15）和）和六相（六相（YBO16），均为），均为18个

6、管脚的直插式封装。个管脚的直插式封装。CMOS集成脉冲分配器也有不同型号，例如集成脉冲分配器也有不同型号，例如CH250型型用来驱动三相步进电动机，封装形式为用来驱动三相步进电动机，封装形式为16脚直插式。脚直插式。n这两种脉冲分配器的工作方式基本相同，当各个引脚这两种脉冲分配器的工作方式基本相同，当各个引脚连接好之后，主要通过一个脉冲输入端，控制步进的连接好之后，主要通过一个脉冲输入端，控制步进的速度；一个输入端控制电动机的转向；并有与步进电速度；一个输入端控制电动机的转向；并有与步进电动机相数相同数目的输出端分别控制电动机的各相。动机相数相同数目的输出端分别控制电动机的各相。 4 伺服系统

7、伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制nJ3r、J3L两端子是三相双三拍的控制端，两端子是三相双三拍的控制端，J6r、J6L是三相六拍的控制端。是三相六拍的控制端。三相双三相双三拍工作时：三拍工作时：若若J3r“1”，而，而J3L“0”，则电机正转；若，则电机正转；若J3r“0”，J3L“1”， 则电机反转；则电机反转；三相六拍供电时：三相六拍供电时：若若J6r“1”，J6L“0”，则电机正转；，则电机正转；若若J6r“0”，J6L“1”，电机反转。，电机反转。R2是双三拍的复位端，是双三拍的复位端，R1 是六拍的复位是六拍的复位端，使用时，首先将其对应复位端接入高电平，使其进入

8、工作状态，然后换接端，使用时，首先将其对应复位端接入高电平，使其进入工作状态，然后换接到工作位置。到工作位置。CL端是时钟脉冲输入端，端是时钟脉冲输入端，EN是时钟脉冲允许端，用以控是时钟脉冲允许端，用以控 制时钟制时钟脉冲的允许与否。当脉冲脉冲的允许与否。当脉冲CP由由CL端输入，只有端输入，只有EN端为高电平时，时钟脉冲的端为高电平时，时钟脉冲的上升沿才起作用。上升沿才起作用。CH250也允许以也允许以EN端作脉冲端作脉冲CP的输入端，此时，的输入端，此时， 只有只有CL为为低电平时，时钟脉冲的下降沿才起作用。低电平时，时钟脉冲的下降沿才起作用。A、B、C为环形分配器的三个输出端，为环形分

9、配器的三个输出端，经过脉冲放大器（功率放大器）后分别接到步进电动机的三相线经过脉冲放大器（功率放大器）后分别接到步进电动机的三相线 上。上。 方 向 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制驱动电路：一种脉冲放大电路，使脉冲具有一定的功率驱动能力。驱动电路：一种脉冲放大电路，使脉冲具有一定的功率驱动能力。要求：要求： 提高步进电动机的快速性；提高步进电动机的快速性； 提高步进电动机的平稳性。提高步进电动机的平稳性。 步进电机使用脉冲电源工作，步进电机使用脉冲电源工作，环型脉冲分配器输出的电流很小，环型脉冲

10、分配器输出的电流很小，必需经过功率放大。必需经过功率放大。其驱动电路方式有多种其驱动电路方式有多种, ,过去常采用过去常采用单电压、高单电压、高低压驱动电源（电压型）低压驱动电源（电压型），现在则多采用，现在则多采用恒流斩波恒流斩波和和调频调压（电调频调压（电流型）流型）等形式的驱动电源。等形式的驱动电源。（二）功率放大器（二）功率放大器( (驱动电路）驱动电路） 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制www1 1 单电压限流型驱动电路（单电压功率放大电路）单电压限流型驱动电路（单电压功率放大电路）二极管二极管VDVD，续流泄放，保护功放管，续流泄放，保护功放管限流电

11、阻限流电阻R R，避免电机烧避免电机烧坏坏, ,一般一般5-5-2020功率放大器功率放大器3DK4,3DD153DK4,3DD15特点：电路结构简单，但串联特点：电路结构简单，但串联R2R2消耗能量降低放大消耗能量降低放大功率；电感较大使电路对脉冲反应较慢功率；电感较大使电路对脉冲反应较慢, ,输出波形输出波形差。主要用于转速要求不高的小型步进电机控制。差。主要用于转速要求不高的小型步进电机控制。 绕组绕组W W 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制2 2 高低压功率放大器高低压功率放大器采用脉冲变压器TI组成的高低压控制电路原理图 有脉冲输入时T1、T2、T3、

12、T4饱和导通 脉冲变压器TI二次侧感生一个电压T3导通80v的高压T3W，使电流迅速上升当T2进入稳定状态后，TI二次侧的感应电压为零T3截止l2v低压D1W输入脉冲结束后， T1、T2、T3、T4又都截止，储存在W中的能量18欧电阻和D2放电（18欧电阻的作用是减小放电回路的时间常数，改善电流波形的后沿。）该电路由于采用高压驱动，电流增长加快，脉冲电流的前沿变陡，电机的转矩和运行频率部得到了提高。 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制 当输入端为低电平时当输入端为低电平时，低压部分的，低压部分的VM0SVM0S管管V2(IRF250)V2(IRF250)栅极为低电

13、平，栅极为低电平，V2V2截止。同时单稳态电路截止。同时单稳态电路N1N1不触发，不触发，Q Q端端6 6脚输出高电平，开关管脚输出高电平，开关管T1(3DAl50)T1(3DAl50)饱饱和导通和导通，高压管，高压管Vl(IRF250)Vl(IRF250)栅极为低电平，栅极为低电平，V1V1截止，截止，绕组中也无电流通过绕组中也无电流通过。 低电平高高电电平平低电平V2截止N1N1不触发不触发T1T1导通导通V1截止绕组中绕组中也无电也无电流通过流通过 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制当输入端输入一进给脉冲时当输入端输入一进给脉冲时，v2v2的栅极为高电平，则

14、的栅极为高电平，则低压管低压管V2V2导通导通。同时脉冲的上。同时脉冲的上升沿使单稳态电路升沿使单稳态电路45284528触发，触发，Q Q端端6 6脚输出低电平，脚输出低电平，这时这时开关管开关管T1(3DAl50)T1(3DAl50)截止，高截止，高压管压管Vl(IRF250)Vl(IRF250)导通导通，这时由于，这时由于A A点电位比点电位比12v12v高，故二极管高，故二极管D5D5截止截止，电流通过高压电流通过高压管管V1V1（IRF250)IRF250)流经绕组及低压管流经绕组及低压管v2(zRF250)v2(zRF250)进入电源负极。进入电源负极。高电平高电平低低电电平平高电

15、平高电平V2V2导通导通45284528触触发发T1T1截止截止VlVl导通导通D D5 5D5D5截止截止 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制单稳态电路单稳态电路45284528定时结束，定时结束，6 6脚输出高电平，使高压管脚输出高电平，使高压管v1(IRF250)v1(IRF250)截止截止。这时这时A A点电位低于点电位低于12v12v，12v12v电流开始向绕组输送低电压电流，以维持绕电流开始向绕组输送低电压电流，以维持绕组稳定在额定电流上。组稳定在额定电流上。高压导通的时间由单稳态电路决定，通过调节高压导通的时间由单稳态电路决定，通过调节R R、C C

16、参数使高压开通的时间恰好使绕组的电流上升到额定值左右再关闭。参数使高压开通的时间恰好使绕组的电流上升到额定值左右再关闭。时间的调节要非常小心，时间稍长即可能烧毁晶体管。时间的调节要非常小心，时间稍长即可能烧毁晶体管。高电平高电平高高电电平平高电平高电平V2V2导通导通45284528定定时结束时结束T1T1导通导通VlVl截止截止D D5 5D5D5导通导通 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制 这种电路特点是高压充电，低压维持。这种电路特点是高压充电，低压维持。当环形分配器输出高电当环形分配器输出高电平时平时，两只功率放大管，两只功率放大管T T1 1，T T2

17、2同时导通，电机绕组以同时导通，电机绕组以80V80V高压供电，高压供电，绕组电流快速上升，前沿很陡。绕组电流快速上升，前沿很陡。 当接近额定电流时当接近额定电流时，单稳延时时间到，单稳延时时间到，T T1 1管截止，改由低压管截止，改由低压12V12V供电，维持绕组额定电流。若高低压之比为供电，维持绕组额定电流。若高低压之比为U U1 1/ /U U2 2，则电流上升，则电流上升也提高也提高U U1 1/ /U U2 2倍，上升时间明显减小。倍，上升时间明显减小。 当低压断开时当低压断开时，电感中储能通过构成的放电回路放电，因此也，电感中储能通过构成的放电回路放电，因此也加快了放电过程。这种

18、供电线路由于加快了绕组电流的上升和下降加快了放电过程。这种供电线路由于加快了绕组电流的上升和下降过程，有利于提高步进电机的启动频率和最高连续工作频率。过程，有利于提高步进电机的启动频率和最高连续工作频率。 由于额定电流是由低压维持的，只需较小的限流电阻，功耗小。由于额定电流是由低压维持的，只需较小的限流电阻，功耗小。该电路能在较宽的频率范围内有较大的平均电流，能产生较大且较该电路能在较宽的频率范围内有较大的平均电流，能产生较大且较稳定的电磁转矩，缺点是高低压电路波形连接处有凹形稳定的电磁转矩，缺点是高低压电路波形连接处有凹形 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制3.

19、恒流源功率放大电路恒流源功率放大电路当当A处输入为低电平时，处输入为低电平时，T1(3DK2)截止，截止，这时由这时由T2(3DK4)及及T3(3DDl5)组成的达组成的达林顿管导通，电流由电源正端流经电机林顿管导通，电流由电源正端流经电机绕组及达林顿复合管经由绕组及达林顿复合管经由PNP型大功率型大功率管管T4(2955)组成的恒流源流向电源负端。组成的恒流源流向电源负端。而电流的大小取决于恒流源的恒流值，而电流的大小取决于恒流源的恒流值，当发射极电阻减小时，恒流值增大；当当发射极电阻减小时，恒流值增大；当电阻增大时，恒流值减小。电阻增大时，恒流值减小。由于恒流源由于恒流源的动态电阻很大，故

20、绕组可在较低的电的动态电阻很大，故绕组可在较低的电压下取得较高的电流上升率。压下取得较高的电流上升率。 恒流源功率放大电路的特点是在较低恒流源功率放大电路的特点是在较低的电压上，有一定的上升率因而可用的电压上，有一定的上升率因而可用在较高频率的驱动上。在较高频率的驱动上。由于电源电压较由于电源电压较低，功耗将减小，效率有所提高。由于低，功耗将减小，效率有所提高。由于恒流源管工作在放大区，管压降较大，恒流源管工作在放大区，管压降较大，功耗很大，故必须注意对恒流源管采用功耗很大，故必须注意对恒流源管采用较大的较大的散热片散热散热片散热。低电平低电平T2导通导通T1截止截止T3导通导通由于此时电路由

21、于此时电路为反相驱动，为反相驱动，故脉冲在进入故脉冲在进入恒流源驱动电恒流源驱动电源前应反相后源前应反相后再送入输入端。再送入输入端。 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制4. 斩波恒流功率放大电路斩波恒流功率放大电路 图中图中VFlVFl、VF2VF2为开关管。电机为开关管。电机绕组绕组W W串接在串接在VF1VF1、VF2VF2之间，之间，T T为为VF1VF1的驱动管。的驱动管。CPCP为比较器。为比较器。它与周围的电阻组成滞回比较它与周围的电阻组成滞回比较器，其同相端接参考电压器，其同相端接参考电压UR(UR(可可由电位器由电位器RPRP调到所需要的数值调到

22、所需要的数值) )，反相端接在反相端接在0.30.3欧的检测电阻欧的检测电阻R1R1上。比较器的输出经上。比较器的输出经Y Y、T T进而进而控制高压开关管控制高压开关管VF1VF1的通断，的通断，D1D1、D2D2为两极反相驱动器，与非门为两极反相驱动器，与非门Y Y为高压管的控制门。为高压管的控制门。输入为低电平时，输入为低电平时，VF2VF2因栅极电因栅极电位为零而截止。此时，位为零而截止。此时，Y Y输出为输出为1 1，T T饱和导通，饱和导通，VF1VF1的栅极也是的栅极也是零电位，故零电位，故VFlVFl也截止，绕组也截止，绕组W W中无电流通过，电机不转。中无电流通过，电机不转。

23、低电平低电平VF2VF2截止截止T T导通导通Y Y输出输出为为1 1VFlVFl截止截止W W无电流通过无电流通过 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制输入为输入为高电平时，高电平时，VF2VF2饱和导通饱和导通。流。流过过VF2VF2的电流按指数规律上升，当在的电流按指数规律上升，当在检测电阻检测电阻RlRl上的降压上的降压U1U1还小于还小于URUR时，时，比较器输出高电平，它与输入脉冲的比较器输出高电平，它与输入脉冲的高电平一起加到高电平一起加到Y Y的两个输入端，使的两个输入端，使Y Y输出为零，输出为零，T T截止，高电压截止，高电压UDDUDD经经R2

24、R2、D1D1加到高压管加到高压管VF1VF1的栅极上，使的栅极上，使VF1VF1饱饱和导通，高压和导通，高压UDDUDD经经VFlVFl加到绕组加到绕组W W上，上，使电流急速上升。使电流急速上升。高电平高电平VF2VF2导通导通U1U1 URUR高电平高电平Y Y输出为零输出为零T T截止截止VF1VF1导通导通 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制当电流上升到预先调好的当电流上升到预先调好的额定值后额定值后，R1R1上的压降上的压降U1U1URUR，比较器输出低电平，比较器输出低电平，将与非门将与非门Y Y关上，关上，Y Y输出的输出的高电平使高电平使T T饱

25、和导通，饱和导通，VFlVFl截止。截止。此时，储存在此时，储存在W W中的中的能量经能量经VF2VF2、D4D4泄放，电流泄放，电流下降，下降，当电流下降到某一当电流下降到某一数值时，比较器又输出高数值时，比较器又输出高电平，经电平，经Y Y、T T使使VFlVFl再次导再次导通，高压又加到通，高压又加到W W上，电流上，电流又上升，升到额定值后，又上升，升到额定值后，比较器再次翻转，输出低比较器再次翻转，输出低电平，又使电平，又使VF1VF1关断。这样，关断。这样，在输入脉冲持续期间，在输入脉冲持续期间，VFlVFl不断的开、关。不断的开、关。开启时，开启时，UDDUDD加到加到w w上，

26、使上，使IwIw上升；上升；关断时，关断时，W W经经VF2VF2、D4D4泄放泄放能量，使能量，使IWIW下降；下降；当输入当输入脉冲结束后，脉冲结束后，VF1VF1、VF2VF2均均截止，储存在截止，储存在W W中的能量经中的能量经D3D3回馈给电源。回馈给电源。 高电高电平平VF2VF2导导通通U1U1URUR低电低电平平Y Y输出高电平输出高电平T T导通导通VFlVFl截止截止回馈给回馈给电源电源IwIw泄放泄放 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制绕组上的电压和电流的波形如图绕组上的电压和电流的波形如图3 32525所所示。可见，在输入脉冲持续期间，示。

27、可见，在输入脉冲持续期间，VFlVFl多多次导通给次导通给W W补充电流，使电流平均值稳定补充电流，使电流平均值稳定在所要求的数值上。在所要求的数值上。该电路由于去掉了限流电阻，效率显著提该电路由于去掉了限流电阻，效率显著提高，并利用高压给高，并利用高压给W W储能，波的前沿得到储能，波的前沿得到了改善，从而可使步进电机的输出加大，了改善，从而可使步进电机的输出加大，运行频率得以提高。运行频率得以提高。 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制5. 调频调压功放电路步进电机绕组电流的上冲值是随工作频率的升高而降低的，使输出转矩随电机转速的提高而下降。要保证步进电机高额运

28、行时的输出转矩，就需要提高供电电压。调频调压电源的基本原理是当步进电机在低频运行时，供电电压降低，当运行在高频段时，供电电压也升高。即供电电压随着步进电机转速的增加而升高。这样，既解决了低频振荡问题，也保证了高频运行时的输出转矩。 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制UCP是步进控制脉冲信号，是步进控制脉冲信号，UCTUCT是是开关凋压信号。开关凋压信号。UCPUCP和和UCTUCT都由都由CPUCPU输出。输出。当当UCTUCT输出一个负脉冲信号，输出一个负脉冲信号，晶体管晶体管VlVl和和V2V2导通，电源电导通，电源电压压U1U1作用在电感作用在电感LsLs和

29、电机绕和电机绕组组w w上，上，LsLs感应出负电动势，感应出负电动势，电流逐渐增大并对电容电流逐渐增大并对电容c c充电，充电时间由负脉冲宽充电，充电时间由负脉冲宽度度t tonon决定。决定。低电平低电平VlVl和和V2V2导通导通 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制UCP是步进控制脉冲信号，是步进控制脉冲信号，UCTUCT是是开关凋压信号。开关凋压信号。UCPUCP和和UCTUCT都由都由CPUCPU输出。输出。在在U UCTCT负脉冲过后，负脉冲过后，v1v1和和v2v2截截止，止，LsLs又产生感应电动势，其又产生感应电动势，其方向是方向是U2U2处为正

30、。此时，若处为正。此时，若V3V3导通，该感应电动势便经电机导通，该感应电动势便经电机绕组绕组W WRsRsV3V3VDVD1 1LsLs回路回路泄放，同时电容泄放，同时电容c c也向绕组也向绕组w w放放电。由此可见，电。由此可见，向电机供电的向电机供电的电压电压U2U2取决于取决于V1V1和和V2V2的开通时的开通时间即取决于负脉冲间即取决于负脉冲U UCT CT 的宽的宽度。负脉冲宽度越大，度。负脉冲宽度越大，U2U2越高。越高。因此，根据因此，根据U UCTCT的频率，调整的频率，调整U UCTCT的负脉冲宽度，便可实现的负脉冲宽度，便可实现调频调压。调频调压。高电平高电平VlVl和和

31、V2V2截止截止 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制（三）细分驱动（三）细分驱动将一个步距角细分成若干步的驱动方法称为细分驱动。将一个步距角细分成若干步的驱动方法称为细分驱动。采用细分驱动电路的目的：采用细分驱动电路的目的：整步运转或半步运转基础上，不改变步进电机整步运转或半步运转基础上，不改变步进电机结构，提高步进电机的运转、控制精度结构，提高步进电机的运转、控制精度 。细分驱动电路的基本工作原理细分驱动电路的基本工作原理 ：对每一控制脉冲，细分使其电流逐步增加对每一控制脉冲，细分使其电流逐步增加达到脉冲的最大电流（达到脉冲的最大电流（Imax），又逐步减少达到

32、脉冲的最小电流（），又逐步减少达到脉冲的最小电流（0），从），从而可实现高精度运转、控制、分辨，以及提高步进精度。而可实现高精度运转、控制、分辨，以及提高步进精度。wt 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制 工作原理：工作原理：由基极开关电压由基极开关电压U1U5控制多路功率开关管控制多路功率开关管VTd1VTd5的通断，从而控制功放管的通断，从而控制功放管VT的导通电流大小，即步的导通电流大小，即步进电机线圈绕组电流的大小，实现对步进电机步进量的细分。进电机线圈绕组电流的大小，实现对步进电机步进量的细分。 特点：特点：功率开关管工作在开关状态，功耗很低，但器件多、

33、功率开关管工作在开关状态，功耗很低，但器件多、体积大。体积大。 iwwwittU多路功率开关细分电路多路功率开关细分电路1、多路功率开关器件、多路功率开关器件 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制功率晶体管工作在放大状态，功耗大，电源利用率低，但所用器件少功率晶体管工作在放大状态，功耗大，电源利用率低，但所用器件少 wiw2.2.叠加放大细分驱动电路叠加放大细分驱动电路 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制目前实现阶梯波供电的方法有如图目前实现阶梯波供电的方法有如图3 32323所示的两种。图所示的两种。图(a)(a)为先为先放大后叠加。

34、即是将通过细分环形分配器所形成的各个等幅等宽放大后叠加。即是将通过细分环形分配器所形成的各个等幅等宽的脉冲，分别进行放大，然后在电机绕组中叠加起来形成阶梯波。的脉冲，分别进行放大，然后在电机绕组中叠加起来形成阶梯波。图图(b)(b)为先叠加后放大。这种方法用运算放大器来叠加，或采用公为先叠加后放大。这种方法用运算放大器来叠加，或采用公共负载的方法，把方波合成阶梯波，然后对阶梯波进行放大再去共负载的方法，把方波合成阶梯波，然后对阶梯波进行放大再去驱动步进电机，其中的放大环节可采用线性放大或斩波放大等方驱动步进电机，其中的放大环节可采用线性放大或斩波放大等方式。式。 细分环形 分配器放大放大放大放

35、大放大细分环形 分配器加法器w加法器wUttiw 4 伺服系统伺服系统步进电动机及其驱动控制步进电动机及其驱动控制（四）步进电机的微机控制（四）步进电机的微机控制 步进电机的工作过程一般由控制器控制，控制器按照设计者的步进电机的工作过程一般由控制器控制，控制器按照设计者的要求完成一定的控制过程，使功率放大电路按照要求的规律驱要求完成一定的控制过程，使功率放大电路按照要求的规律驱动步进电机运行。简单的控制过程可以用各种逻辑电路来实现，动步进电机运行。简单的控制过程可以用各种逻辑电路来实现，但其缺点是线路复杂，控制方案改变困难，自从微处理器间世但其缺点是线路复杂，控制方案改变困难，自从微处理器间世以来，给步进电机控制器设计开辟了新的途径。主要分为：串以来，给步进电机控制器设计开辟了新的途径。主要分为：串行控制行控制和和并行控制两种方法。并行控制两种方法。 n串行控制。串行控制。具有串行控制功能的单片机系统与步进电机驱动电具有串行控制功能的单片机系统与步进电机驱动电源之间具有较少的连线。将信号送入步进电机驱动电源的环形源之间具有较少的连线。将信号送入步进电机驱动电源的环形分配器，所以在这种系统个，驱动电源中必须含有环形分配器。分配器，所以在这种系统个，驱动电源中必须含有环形分配器。 n并行控制。并行控制。用微型计算机系统的数个端口直接