只要簡單接線配置,輕松將單級步進(jìn)電機(jī)作為雙級步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動
發(fā)布時(shí)間:2020-11-04 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】步進(jìn)電機(jī)有許多不同類型,但永磁體和混合步進(jìn)電機(jī)有兩種主要繞組配置,通過兩相驅(qū)動——單極性和雙極性。單極電機(jī)的常見接線配置是連接到電機(jī)繞組(A +,A-,B +和B-)的六根導(dǎo)線,以及連接到電機(jī)供電電壓Vm的每相的中心抽頭,如圖1所示。
圖1:六線單極步進(jìn)電機(jī)繞組連接
這種配置中,電機(jī)通過接通電機(jī)繞組的各個(gè)段來進(jìn)行換向,這意味著電流僅需在一個(gè)方向上流動。這種配置可以簡化驅(qū)動電路的設(shè)計(jì),因?yàn)橹恍枰膫€(gè)低側(cè)開關(guān)和續(xù)流二極管即可接通繞組的各個(gè)段。圖2說明了采用2.0A單極步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動DRV8805的此類配置。
圖2:DRV8805與單極電機(jī)連接時(shí)的布線
簡化設(shè)計(jì)需要權(quán)衡的因素是:在任何給定時(shí)刻,電機(jī)僅使用一半的繞組,從而無法實(shí)現(xiàn)最大的轉(zhuǎn)矩能力。
相反,雙極步進(jìn)電機(jī)只有四根導(dǎo)線連到電機(jī)繞組,分別標(biāo)記為A+、A-、B+和B-。如圖3所示,雙極步進(jìn)電機(jī)沒有中心Vm抽頭。
圖3:四線雙極步進(jìn)電機(jī)繞組連接
由于缺少中心抽頭,雙極步進(jìn)電機(jī)需要電流雙向流入繞組,因此需要更多的電子器件來推挽電流。現(xiàn)在可接通全繞組,從而產(chǎn)生比單機(jī)繞組配置更高的可用轉(zhuǎn)矩。
通過對繞組連接進(jìn)行少量重新配置后,可將單極步進(jìn)電機(jī)用作雙極步進(jìn)電機(jī)。使用六線單極電機(jī)執(zhí)行此操作時(shí),請斷開各相中心Vm抽頭的連接,并用電工膠帶將其粘住。如圖4所示,這種也稱為雙極串聯(lián)的布線配置現(xiàn)在允許雙向(雙極)電流在電機(jī)繞組中流動。
圖4:配置單極步進(jìn)電機(jī)繞組作為雙極串聯(lián)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動
這種重新配置確實(shí)存在一些基本權(quán)衡因素。雙極串聯(lián)配置為整個(gè)繞組供電,因此與單極步進(jìn)電機(jī)相比,在保持位置和較低速度下可獲得更高轉(zhuǎn)矩。但這給雙極串聯(lián)步進(jìn)電機(jī)帶來了更高的總電感,且在更高速度下,其有效轉(zhuǎn)矩的下降速度要比單極配置的下降速度更快(圖5)。
圖5:單極與雙極串聯(lián)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩/速度曲線
此行為歸因于輸出轉(zhuǎn)矩與速度和電感的反比例關(guān)系,如公式1所示:
該公式中,τ是轉(zhuǎn)矩,Vm是電機(jī)供電電壓,v是電機(jī)速度,L是電機(jī)電感。
許多應(yīng)用都可在其系統(tǒng)中使用單極或雙極步進(jìn)電機(jī),包括暖通電子膨脹閥、ATM模塊和打印機(jī)。無論步進(jìn)電機(jī)的類型如何,使用雙極步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動集成電路均具有優(yōu)勢。您可以:
1. 減少在不同電機(jī)類型的系統(tǒng)之間重新設(shè)計(jì)電路板的時(shí)間,
2. 采購更少的組件,并且
3. 提供更廣泛的產(chǎn)品和性能。
TI的20-V、2.0-A DRV8847和50-V、1.5-A DRV8436等步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動可以靈活地驅(qū)動單極步進(jìn)電機(jī)和雙極步進(jìn)電機(jī)。 我們還提供專用的單極步進(jìn)驅(qū)動器,例如 2.0-ADRV8803、DRV8804、DRV8805和DRV8806。
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