[發(fā)明專利]一種步進電機驅動器及其驅動方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310555567.0
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN103560730A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設計）人: 周振宇;徐建萍;宋曉東
• 申請（專利權）人: 上海航天測控通信研究所
• 主分類號: H02P8/12
• 分類號: H02P8/12
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本發(fā)明涉及航天領域的步進電機驅動器，尤其涉及一種用于運載火箭的步進電機驅動器及其驅動方法。

?

背景技術

運載火箭的轉級系統(tǒng)或推進劑利用系統(tǒng)均需要驅動步進電機以調(diào)節(jié)推進劑流量。例如CZ-2D火箭的步進電機驅動采用的是電容起始充電瞬間斷接，當電流達到穩(wěn)態(tài)后，利用串聯(lián)電阻來限流的方法，該種驅動方式的優(yōu)點是結構簡單利于實現(xiàn)，而缺點是電阻上需要消耗部分功率，從而使得電源的效率較低，并增加了體積重量。CZ-2C火箭的不僅電機驅動采用的是當導通的繞組長時間處于低電位時，電路內(nèi)部+28V供電通道關閉、+6V供電通道打開，由+6V供電通道想該繞組提供電源輸出，產(chǎn)生靜態(tài)工作電流，電機停止轉動；該轉電電路是為整個利用系統(tǒng)轉電而設置的，其優(yōu)點是電源效率提高，缺點是轉電控制電路比較復雜，時序控制精度要求高。

另外CZ-2D火箭和CZ-2C火箭的步進電機驅動都智能實現(xiàn)繞組單向電流，且只能應用于三相、五相等電機，不能應用于二相電機。

因此，有必要提供一種工作穩(wěn)定、結構相對簡單可靠，且能夠應用于多種步進電機驅動器。

?

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種電路結構簡單、工作穩(wěn)定，并能夠實現(xiàn)降低啟動器重量和功耗，能夠實現(xiàn)二相步進電機驅動的步進電機驅動器。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種步進電機驅動器，該步進電機驅動器包括半橋驅動電路、H橋電路、電流取樣比較斬波電路；其中，所述半橋驅動電路、所述H橋電路和所述電流取樣比較斬波電路依次循環(huán)連接，并形成閉環(huán)回路，且所述H橋電路連接一步進電機；通過所述半橋驅動電路控制所述H橋電路保證在所述步進電機線圈繞組流動的兩個電流方向完全相反，所述H橋電路控制所述步進電機轉動，并發(fā)送一電壓信號至所述電流取樣比較斬波電路；所述電流取樣比較斬波電路通過將所述電壓信號與基準電壓比對設置后，產(chǎn)生一固定頻率斬波脈沖并發(fā)送至所述半橋驅動電路，從而保證所述步進電機的額定電流。

較佳地，該步進電機驅動器還包括一相序脈沖產(chǎn)生電路，所述相序脈沖產(chǎn)生電路分別連接所述半橋驅動電路和所述電流取樣比較斬波電路；通過所述相序脈沖產(chǎn)生電路控制所述半橋驅動電路動作，并通過所述相序脈沖產(chǎn)生電路控制所述電流取樣比對斬波電路進行電平設置。

較佳地，所述相序脈沖產(chǎn)生電路為DSP控制電路或FPGA控制電路，通過所述DSP控制電路或FPGA控制電路控制產(chǎn)生脈沖信號啟動開關時序，并將脈沖信號傳輸至所述半橋驅動電路。

較佳地，所述半橋驅動電路為一高低端驅動升壓電路，所述高低端驅動升壓電路包括兩個IR2110驅動芯片，且所述IR2110驅動芯片與所述H橋電路連接；通過所述IR2110驅動芯片分別控制所述H橋電路使步進電機線圈繞組中兩個電流的流動方向完全相反。

較佳地，所述H橋電路包括四個MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor?Field-Effect?Transistor,功率場效應管）器件，所述MOSFET器件內(nèi)均設置有快恢復二極管,防止步進電機線圈繞組與電源瞬時關斷時損壞該MOSFET器件，且所述快恢復二極管的正向最大電流為28A，反向工作峰值電壓為200V，反向恢復時間為1us；通過所述H橋電路控制所述電流取樣比較斬波電路動作，且通過所述H橋電路驅動所述步進電機工作。

較佳地，所述MOSFET器件分別連接一電源和采樣電阻，通過所述電源供電導通所述MOSFET器件，并通過所述采樣電阻將流過所述步進電機的電流作為電壓采集，并將采集的電壓值發(fā)送至所述電流取樣比較斬波電路。

較佳地，所述電流取樣比較斬波電路為一恒流斬波驅動電路，所述恒流斬波驅動電路在所述DSP控制電路和H橋電路的控制下，將所述采樣電阻采集的電壓對比基準電壓，并輸出一固定頻率的反饋斬波脈沖至所述半橋驅動電路。

較佳地，所述電源的電壓端設置有一超快回復二極管，從而防止步進電機線圈繞組切斷電源時瞬時電流對電源端的沖擊。

本發(fā)明還提出了一種步進電機的驅動方法，利用如上所述的步進電機驅動器進行驅動步進電機，具體包括如下步驟：

（1）通過所述相序脈沖產(chǎn)生電路控制開關時序并控制所述半橋驅動電路，從而使該步進電機驅動器工作；

（2）所述半橋驅動電路控制所述H橋電路在電源工作下，使該步進電機線圈繞組電流方向相反，并通過一采樣電阻將流過步進電機線圈繞組的電流作為電壓采集，并將采集的電壓輸入至電流取樣比較斬波電路；