[发明专利]恒转矩步进电机驱动器、电机及应用

说明书

本发明公开了一种恒转矩步进电机驱动器、电机及应用，其特征具有快速续流输出电路，反电动势方向输出电路，所述快速续流输出电路与所述反电动势方向输出电路电连接或所述单片机电连接，所述反电动势方向输出电路与所述单片机电连接；所述反电动势方向输出电路的输入端与电机的相线信号电连接；所述反电动势方向输出电路的输出信号受所述快速续流输出电路控制；所述反电动势方向输出电路，其内部电路包含比较器电路；所述快速续流输出电路，具有相线电平高于电源电平输出电路或相线电平低于电源地线电平输出电路；该恒转矩步进电机驱动器特别涉及到步进电机无感闭环高速驱动，输出转矩大，温升低，电机不谐振等优点。

技术领域

本发明涉及到电机驱动器领域，涉及无刷电机、永磁电机、步进电机、低速同步电机等无传感器的驱动领域，涉及到用电机驱动的自动化设备或用电电器、车辆等领域的技术发明。

背景技术

在现有步进电机驱动技术中，都采用时间换相驱动方式驱动步进电机，都以相对固定值的相电流激励相绕组。

在现有闭环步进电机驱动系统中，采用了编码器回馈了电机转动信号，将步进电机驱动的性能也提高了一些，但是编码器及连线的成本很高，且故障率也居高不下，也未能解决步进电机驱动所存在的实质性的问题。

在现有步进电机驱动的领域，由于存在换相时间点和转子的相对位置超前或滞后的原因，使步进电机温升高，使高速驱动时力矩较小，低速驱动时电机震动大，使电机的使用寿命和性能大大降低，经常出现丢步的问题，尤其是一直存在电效率很低等问题，对步进电机的精确换相未能解决的一大技术难题。

发明内容

鉴于背景技术存在的不足，本发明要解决步进电机动态换相的问题，通过反向电动势的方向来决定相绕组的换相时间，根据负载和转动速度来调整相电流，并始终保证动态换相的准确时间，因此可以实现恒转矩驱动方式。

提供一种高速稳定的换相电路，适合于直流无刷电机、步进电机、同步电机、永磁电机等换相要求高的恒转矩步进电机驱动器。

为此，本发明是采取如下技术方案来解决上述技术问题的：恒转矩步进电机驱动器，包括电源滤波电容，单片机，功率桥输出电路，所述功率桥输出电路通过功率管驱动电路与单片机电连接，其特征具有快速续流输出电路，反电动势方向输出电路，所述快速续流输出电路与所述反电动势方向输出电路电连接或所述单片机电连接，所述反电动势方向输出电路与所述单片机电连接；所述反电动势方向输出电路的输入端与电机的相线信号电连接；所述反电动势方向输出电路的输出信号受所述快速续流输出电路控制；所述反电动势方向输出电路，其内部电路包含比较器电路；所述快速续流输出电路，具有相线电平高于电源电平输出电路或相线电平低于电源地线电平输出电路。具有上述恒转矩步进电机驱动器的电机，其特征在于所述电机定子和转子，所述转子上或安装永久磁铁或短路环；具有上述恒转矩步进电机驱动器的步进电机，其特征在于所述步进电机与所述的恒转矩步进电机驱动器电连接；具有所述电机的自动化设备，其特征在于所述电机安装在所述自动化设备上；具有所述电机的家用电器或工业电器或无人机，所述电机与该家用电器或工业电器或无人机连接；具有所述电机的车辆，具有蓄电池，车轮，转向装置，刹车装置，灯光装置，速度调节装置，所述的各装置直接或间接安装在车架上。

上述的恒转矩步进电机驱动器，适合于两相、三相、四相和五相电机的驱动，可以对步进电机实现精确换相，使步进电机动态换相成为实现，由于实现了动态换相，单片机将外部输入的步脉冲信号和电机的换相信号相匹配实现了闭环控制，单片机控制步进电机的电流大小适当，控制合适的速度，相电流跟负载成正比，实现了恒转矩驱动方式，电机效率较高，温升较低，不会产生电机的低频震动，高速时转矩很大，实现了步进电机恒转矩驱动的先例。

附图说明

下面再结合附图进一步描述本发明的有关细节。

图1为本发明电路两相步进电机驱动原理示意图；

具体实施方式