[发明专利]整步步距角3.6°的两相高速步进电机驱动器

说明书

本发明公开一种整步步距角3.6°的两相高速步进电机驱动器，包括：主控制CPU、脉冲控制信号输入接口电路、电流采样单元及调理单元、开关电源及电源输入EMI电路、6路PWM信号输出隔离电路、主控功率模块及辅助电路、步进电机两相绕组A+/A‑/B+/B‑输出端、上电时序控制电路、掉电参数存储单元。本发明在自动化设备应用领域，具有定位需求的场合，或者调速的场合，将传统的步进电机驱动器的应用速度范围提升30‑50％，在某些要求频繁正反转的定位控制中，提供不可替换的应用解决方案，极大的提高了设备的生产效率。

技术领域

本发明涉及步进电机驱动器，特别涉及一种整步步距角3.6°的两相高速步进电机驱动器。

背景技术

随着工业自动化领域的蓬勃发展，步进电机及驱动器在自动化设备上应用越来越广泛。主要归功于步进电机接线简单，在定位控制要求的场合使用方便，国产化程度高，配套齐全。在86基座及110基座的混合式步进电机的应用中(主要需求点为900RPM以内，高转矩、高响应、高性价比的定位控制，或者变频调速控制)，两相混合式步进电机应用非常广泛。在速度要求更高的场合，通常只有使用伺服电机及驱动器来实现定位与调速控制。

目前市场上常见的两相步进电机整步步距角1.8°。配套的步进电机驱动器也是基于整步步距角为1.8°的两相步进电机配置的。传统技术在中高速上，随着速度的增加，反电动势也随之增加，导致电流衰减，相应的力矩输出能力也下降较快。

为了提升步进电机的运行转速与力矩衰减，相对伺服驱动器低成本的应用方案，各厂家主要在电机后面加上编码器，用类似伺服的原理控制步进电机，防止丢步与提升抗负载扰动能力，即所谓的闭环步进电机驱动器。此种方法，因引入编码器的新装置，一是造成成本的上升，另外，编码器往往也会存在一些缺陷，如量测直线位移需依赖机械装置转换，需消除机械间隙带来的误差；检测轨道运行物体难以克服滑差，等等。

本发明中，所用到的技术术语——整步步距角的具体含义为：

两相混合式步进电机的转子有50齿，电机转动一圈为360°，需要50个完整的两相相位互差90°的正弦波电流实现。这样，每个完整的两相相位互差90°的正弦波电流可以使两相混合式步进电机转子转动7.2°(360/50＝7.2)。按照传统的节拍控制理论(详细的可以参看步进电机方面的基础知识介绍)，假定2相全桥(简称H桥)的对应开关控制状态为A,B，则A,B的布尔状态组合有4种状态，即00,01,10,11。共有4种状态组合。即步进电机转子转动7.2°由4种状态组合来完成，每种状态对应的电机转动角度为1.8°，即将此定义为整步步距角。传统的两相混合式步进电机的整步步距角为1.8°即由此而来。

同理，如果将两相混合式步进电机的转子做成25齿，则需要25个完整的两相相位互差90°的正弦波电流可以使两相混合式步进电机转子转动14.4°(360/25＝14.4)。步进电机的整步步距角则变成了3.6°，基于此电机的驱动器研发即为本发明专利所要进行的表述。目前配套的电机与相应的驱动器均为申请人提出设计思路，并在实际中得到应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种整步步距角3.6°的两相高速步进电机驱动器。本发明主要在传统的基于整步步距角为1.8°的两相步进电机驱动器基础上，通过更改控制参数和控制算法，提升两相步进电机的中高速出力，达到高性能，高性价比的应用。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：

一种整步步距角3.6°的两相高速步进电机驱动器，包括：主控制CPU、脉冲控制信号输入接口电路、电流采样单元及调理单元、开关电源及电源输入EMI电路、6路PWM信号输出隔离电路、主控功率模块及辅助电路、步进电机两相绕组A+/A-/B+/B-输出端、上电时序控制电路、掉电参数存储单元；