[發明專利]一種提高航天用小內阻步進電機斬波頻率的電路

無效

• 申請號: 201010586675.0
• 申請日: 2010-12-14
• 公開（公告）號: CN102082539A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 王永成;黨源源;徐抒巖;宋克非
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H02P8/14
• 分類號: H02P8/14
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 南小平

技術領域

本發明屬于航天用步進電機驅動控制領域，涉及一種提高航天用高電壓小內阻步進電機斬波頻率的電路。

背景技術

高電壓、小內阻步進電機其繞組的內阻較小，當其工作時，繞組消耗的功耗很低，因此具備高效率的特點；步進電機長時間工作時，不會產生大量的熱量進而避免步進電機由于過熱而運行異常的事件發生。航天器由于其能源系統所能提供能源的限制，需要各單元具有節能、高效率的特點，前述的高電壓、小內阻步進電機就是一種適合航天器使用的步進電機。這種步進電機的額定電壓較高，而其額定電流較小，因此其驅動電路以及控制方式較為復雜，將其應用于航天器時，由于空間環境對電子設備的特殊要求，適合空間應用的控制及驅動電路就更少。

目前，常用的驅動電路有兩種，第一種是利用高質量等級的步進電機驅動芯片來實現其驅動電路，控制方式采用脈寬調制控制步進電機的運行，這種電路由于所選用的驅動器為集成芯片，其控制方式較為單一，外加控制電路較為復雜，而且目前適合于空間環境應用的芯片只有美國國家半導體公司生產的LMD18200-2D/883，其質量等級為MIL-STD-883，該質量等級的元器件對于深空探測等應用時需要對其抗輻照性能等進行評估，這些評估實驗成本極高，從而使得驅動電路成本極高。第二種是選用高質量等級的功率MOSFET來構建其驅動電路，控制方式可以采用恒頻斬波控制或者脈寬調制控制，然而其斬波頻率較低，當斬波頻率大于10kHz時，功率MOSFET的漏極不能處于截止和深度飽和狀態，導致其的熱耗過大，使得驅動電路的效率變得很低。

發明內容

為了解決現有技術利用步進電機集成驅動芯片控制方式單一、高質量等級芯片種類少的問題，以及功率MOSFET在較高斬波頻率時，功率MOSFET熱耗較大，驅動電路效率較低的問題，本發明提供一種提高航天用小內阻步進電機斬波頻率的電路。

本發明解決技術問題所采用的技術方案如下：

一種提高航天用小內阻步進電機斬波頻率的電路，包括微控制器或可編程邏輯器件、功率MOSFET驅動器、功率MOSFET、步進電機和續流二極管；所述微控制器或可編程邏輯器件與所述功率MOSFET驅動器連接，用于產生步進電機的控制信號來控制功率MOSFET驅動器；所述功率MOSFET驅動器與所述功率MOSFET的柵極連接，其輸出信號控制功率MOSFET的柵極；所述功率MOSFET的源極接地；所述步進電機繞組的一端與功率MOSFET的漏極連接，另一端與供電電源連接；所述續流二極管與步進電機并聯，用于當步進電機的繞組電流有突變時為其續流。

本發明的有益效果是：功率MOSFET的控制信號由微控制器或者可編程邏輯器件產生，步進電機的控制方式可以靈活改變，其斬波頻率也可以根據需要靈活設置，由于采用了功率MOSFET驅動器，使得功率MOSFET的開關頻率顯著提高，從而顯著提高了高電壓、小內阻步進電機的斬波頻率，進而提高了驅動電路的效率，當選用高質量等級的功率MOSFET和功率MOSFET驅動器后，該方法可以顯著提高航天用高電壓、小內阻步進電機的斬波頻率。

附圖說明

圖1是本發明提高航天用小內阻步進電機斬波頻率的電路結構示意圖。

圖2是本發明的電路在斬波頻率為200kHz時，用示波器所測得的功率MOSFET柵極的波形示意圖。

圖中：1、微控制器或可編程邏輯器件，2、功率MOSFET驅動器，3、功率MOSFET，4、步進電機，5、續流二極管。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。