步進(jìn)電機有許多不同類(lèi)型,但永磁體和混合步進(jìn)電機有兩種主要繞組配置,通過(guò)兩相驅動(dòng)——單極性和雙極性。單極電機的常見(jiàn)接線(xiàn)配置是連接到電機繞組(A +,A-,B +和B-)的六根導線(xiàn),以及連接到電機供電電壓Vm的每相的中心抽頭,如圖1所示。

圖1:六線(xiàn)單極步進(jìn)電機繞組連接
這種配置中,電機通過(guò)接通電機繞組的各個(gè)段來(lái)進(jìn)行換向,這意味著(zhù)電流僅需在一個(gè)方向上流動(dòng)。這種配置可以簡(jiǎn)化驅動(dòng)電路的設計,因為只需要四個(gè)低側開(kāi)關(guān)和續流二極管即可接通繞組的各個(gè)段。圖2說(shuō)明了采用2.0A單極步進(jìn)電機驅動(dòng)DRV8805的此類(lèi)配置。

圖2:DRV8805與單極電機連接時(shí)的布線(xiàn)
簡(jiǎn)化設計需要權衡的因素是:在任何給定時(shí)刻,電機僅使用一半的繞組,從而無(wú)法實(shí)現最大的轉矩能力。
相反,雙極步進(jìn)電機只有四根導線(xiàn)連到電機繞組,分別標記為A+、A-、B+和B-。如圖3所示,雙極步進(jìn)電機沒(méi)有中心Vm抽頭。

圖3:四線(xiàn)雙極步進(jìn)電機繞組連接
由于缺少中心抽頭,雙極步進(jìn)電機需要電流雙向流入繞組,因此需要更多的電子器件來(lái)推挽電流,F在可接通全繞組,從而產(chǎn)生比單機繞組配置更高的可用轉矩。
通過(guò)對繞組連接進(jìn)行少量重新配置后,可將單極步進(jìn)電機用作雙極步進(jìn)電機。使用六線(xiàn)單極電機執行此操作時(shí),請斷開(kāi)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(chēng)為雙極串聯(lián)的布線(xiàn)配置現在允許雙向(雙極)電流在電機繞組中流動(dòng)。

圖4:配置單極步進(jìn)電機繞組作為雙極串聯(lián)步進(jìn)電機進(jìn)行驅動(dòng)
這種重新配置確實(shí)存在一些基本權衡因素。雙極串聯(lián)配置為整個(gè)繞組供電,因此與單極步進(jìn)電機相比,在保持位置和較低速度下可獲得更高轉矩。但這給雙極串聯(lián)步進(jìn)電機帶來(lái)了更高的總電感,且在更高速度下,其有效轉矩的下降速度要比單極配置的下降速度更快(圖5)。

圖5:?jiǎn)螛O與雙極串聯(lián)步進(jìn)電機轉矩/速度曲線(xiàn)
此行為歸因于輸出轉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是轉矩,Vm是電機供電電壓,v是電機速度,L是電機電感。
許多應用都可在其系統中使用單極或雙極步進(jìn)電機,包括暖通電子膨脹閥、ATM模塊和打印機。無(wú)論步進(jìn)電機的類(lèi)型如何,使用雙極步進(jìn)電機驅動(dòng)集成電路均具有優(yōu)勢。您可以:
減少在不同電機類(lèi)型的系統之間重新設計電路板的時(shí)間,
采購更少的組件,并且
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TI的20-V、2.0-A DRV8847和50-V、1.5-A DRV8436等步進(jìn)電機驅動(dòng)可以靈活地驅動(dòng)單極步進(jìn)電機和雙極步進(jìn)電機。 我們還提供專(zhuān)用的單極步進(jìn)驅動(dòng)器,例如 2.0-ADRV8803、DRV8804、DRV8805和DRV8806。 |