三相步进电机的驱动电路

三相步进电机的相绕组有Y接法与△接法,即三个接线端子驱动,如下图所示,用6个功率管组成驱动电路。

图中的驱动电路,如用下表的激磁顺序驱动,则施加在每相线圈上的电压波形为每相正相导通120°,如下图所示。

三相步进电机的驱动电路图

三相步进电机激磁顺序

激磁顺序与三相接线方式

此时的120°通电如图所示,Y接线为2相激磁,△接线为3相激磁。现在,1相绕组匝数为N时,Y接线,每相电流I流入时的转矩TY与△接线所得相同的转矩T△,由下图的三相电机2相激磁和3相激磁的向量图,推出下列的计算公式。必须要注意△接线总电流为√3I(根号3乘I)。

星形与三角形连接的转矩公式

激磁方式与合成转矩

△接线激磁电流为Y接线的√3倍,并且比Y接线方法的转速高。 如下图所示三相接线方式及其驱动电路,除了Y接线与△接线外,还有三相独立绕组驱动,也称6端子驱动的方式(h电桥)。现在,此3种电路以同一电压驱动,Y接线为两个相绕组串联关系,电压加在此二相串联绕组,串联绕组电感变大,其电抗ωL与电机速度一起增大,导致电流减少,使转矩下降。

三相接线方式及其驱动电路

△接法为1相支路与2个相串联支路形成并联,与Y接法比较,绕组内电流在电机高速运行时也能流过,高速转矩的下降变小。

三相独立绕组驱动(也称为H电桥)中的各线圈分别加电压V,此方式为三者之中最能进行高速转动的驱动方式。但功率管数量为Y或△的2倍共12个。

这些驱动方式中以Y与△接线最为常用,现以42mm、33mm长、步距角3.75°HB型步进电机为例来进行比较,下图表示全步进驱动。如前述△接法的电流值为Y接法的√3倍,低速时二者有相同转矩,但△接线方式在高速转矩更好。

脉冲频率-转矩特性(全步距)

三相步进电机用驱动器IC

现在市面出售的Y或△接线用驱动IC主要如下:

  1. 三权电气(股份)公司制造的两相以及2-3相驱动芯片IC。
  2. 新电元工业(股份)公司制造的两相以及2-3相驱动芯片IC。
  3. 日本伺服(股份)公司制造的细分用开关阵列。
  4. 三洋电机(股份)公司制造的细分用混合IC。

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