[发明专利]一种能够进行高低压自由切换的步进电机驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及步进电机技术领域，具体涉及一种能够进行高低压自由切换的步进电机驱动电路。

背景技术

步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的一种开环控制电机，其常用的驱动电路主要有三种：1、单电压驱动；2、双电压驱动；3、斩波恒流驱动。

其中，单电压驱动回路串入了一个大功率限流电阻，电路结构简单，但功耗很大。

斩波恒流驱动则取消了限流电阻，相对节能不少，但当电机锁止或低速运行时，电路中的功放管和续流二极管等功率元件将承受较长时间大电流(峰值电流几倍于单电压驱动)开关的冲击，对电路的可靠性和元件的使用寿命有不利的影响。另外，上述两种驱动方式的驱动电流大小是不随电机的转速而改变的，这样往往容易在低速区产生低频共振现象，影响了机床的整体性能。

双电压驱动也串入了大功率限流电阻，不过它提供了高低压两种驱动电压，能够在一定程度上解决了低速区的低频共振问题。但是，目前并没有厂家或个人找到一种简单易行的转速与电压自动切换方法，所以，双电压驱动方式并没有获得电火花线切割行业的应用。

电火花线切割机床使用的步进电机主要是三相六拍制式和五相十拍制式的反应式步进电机，电火花切割的加工工况中，大约仅有百分之十左右的时间里，步进电机是全速运行的，而剩下时间中，步进电机运行的速度大多数仅仅相当于全速的五分之一，甚至更低，此时若采用上述三种现有的以全速运行时的技术参数去设计制造的步进驱动电路，这样会导致无论在硬件成本还是在使用能耗上都造成了不小的浪费。

因此，有必要针对使用于电火花线切割机床的步进电机的驱动电路进行改进，以使其契合电火花线切割机床的特殊加工工况。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种能够进行高低压自由切换的步进电机驱动电路，其能够契合电火花线切割机床的特殊工况，能够基于电机转速而实现电压的自由切换。

为此，根据本发明的实施例，该步进电机驱动电路包括：

输入电路，所述输入电路用于输入驱动信号；

高压输出电路；

低压输出电路；及

判断电路，所述判断电路连接在所述高压输出电路、所述低压输出电路与所述输入电路之间，所述判断电路用于判断所述驱动信号的频率的高低，并将所述驱动信号与预设的频率阈值相比，当所述驱动信号的频率高于所述频率阈值时，所述高压输出电路导通，而所述低压输出电路切断，当所述驱动信号的频率低于所述频率阈值时，所述低压输出电路导通，而所述高压输出电路切断。

作为所述步进电机驱动电路的进一步可选方案，所述输入电路包括信号输入模块及与所述信号输入模块相连的放大模块，所述信号输入模块用于发出所述驱动信号，所述放大模块用于对所述驱动信号进行放大。

作为所述步进电机驱动电路的进一步可选方案，所述信号输入模块为单片机，所述放大模块为光电隔离器。

作为所述步进电机驱动电路的进一步可选方案，所述判断电路包括速度检测模块、与所述速度检测模块快相连的电流频率调制模块及与所述电流频率调制模块相连的功率放大器，所述电流频率调制模块用于控制所述功率放大器的通断与截止，以形成高压制式或低压制式输出，所述高压输出电路及所述低压输出电路均与所述判断电路相连，当所述高压输出电路导通时，所述判断电路以高压制式输出，当所述低压输出电路导通时，所述判断电路以低压制式输出。

作为所述步进电机驱动电路的进一步可选方案，所述高压输出电路包括高压驱动模块、第一开关、高压输入端及输出端，当所述驱动信号的频率高于所述频率阈值时，所述高压驱动模块输出信号使得所述第一开关导通，所述电流频率调制模块启用高压制式输出，从而使得所述高压输入端与所述输出端导通，从而形成高压输出。

作为所述步进电机驱动电路的进一步可选方案，所述低压输出电路包括低压输入端及输出端，当所述驱动信号的频率低于所述频率阈值时，所述高压驱动模块无信号输出，所述第一开关断开，所述电流频率调制模块启动低压制式输出，从而使得所述低压输入端与所述输出端导通，从而形成低压输出。

作为所述步进电机驱动电路的进一步可选方案，所述低压输出电路上还设有二极管，当所述高压输入端接入时，所述低压输入端被所述二极管自动隔离。

作为所述步进电机驱动电路的进一步可选方案，所述高压输出电路与所述低压输出电路之间还设有保护电路。

作为所述步进电机驱动电路的进一步可选方案，所述保护电路包括与步进电机的绕组并联的续流二极管。