[發明專利]一種新型彩色3D打印機步進電機驅動電路

在審

• 申請號: 201310601127.4
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN104660126A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 陳嬋歌;孫永清
• 申請（專利權）人: 西安嘉樂世紀機電科技有限公司
• 主分類號: H02P8/14
• 分類號: H02P8/14;H02P8/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 羅來兵

技術領域

本發明一種新型彩色3D打印機步進電機驅動電路，本發明主要是為彩色3D打印機的三維運動打印系統提供了一種步進電機的運動驅動電路。

背景技術

目前應步進電動機是用脈沖信號進行控制，將點脈沖信號轉換成相應的角位移和線位移的微電機，廣泛地應用于打印機等辦公知道設備以及各種控制裝置。步進電機和一般的電機不同，之接電源步進電機不能轉動，而每加一個點脈沖僅轉動一定的角度，另外，改變脈沖的頻率時，步進電機的速率也跟著改變。步進電機按電磁轉距產生機理的不同可以分為反應式步進電機，永磁式步進電機和混合式步進電機，而按繞組的相數又可以分為單相，兩相，三相。五相。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：設計一種工作穩定、結構簡單、控制精確的一種新型彩色3D打印機步進電機驅動電路。

步進電機驅動器主要結構：

（1）環行分配器：根據輸入信號的要求產生電機在不同狀態下的開關波形

（2）信號處理：對環行分配器產生的開關信號波形進行PWM調制以及對相關的波形進行濾波整形處理

（3）推動級：對開關信號的電壓，電流進行放大提升

（4）主開關電路：用功率元器件直接控制電機的各相繞組

（5）保護電路：當繞組電流過大時產生關斷信號對主回路進行關斷，以保護電機驅動器和電機繞組

（6）傳感器：對電機的位置和角度進行實時監控，傳回信號的產生裝置。

步進電機的勵磁方式：

本本發明步進電機驅動電路對二相雙極性電機進行的，所以介紹二相電機的勵磁方式：

（1）一相勵磁：通電的繞組只有一相，依次切換相電流產生旋轉步距角為1。8度，對這種勵磁方式，每個脈沖到來時的旋轉角的響應有振動，若頻率過高，有時會產生失步現象

（2）兩相勵磁：兩相同時流通電流，也采用依次切換相電流的方法，二相勵磁的步距角為1.8度，二相歷次的總電流增大2倍，則最高啟動頻率增大，能獲得高的轉速，另外，過度性能也好。

（3）一，二相勵磁：這是一種交替進行一相勵磁，二相勵磁的方法，啟動電流每兩個始終切換依次，因此步距角為0。9度，勵磁電流變大，過度性能也好，最大啟動頻率也高。

驅動方式：

本發明采用雙極性驅動方式如圖2所示：

雙極性步進電機的驅動電路它會使用八顆晶體管來驅動兩組相位。雙極性驅動電路可以同時驅動四線式或六線式步進電機，雖然四線式電機只能使用雙極性驅動電路，它卻能大幅降低量產型應用的成本。雙極性步進電機驅動電路的晶體管數目是單極性驅動電路的兩倍，其中四顆下端晶體管通常是由微控制器直接驅動，上端晶體管則需要成本較高的上端驅動電路。雙極性驅動電路的晶體管只需承受電機電壓，所以它不像單極性驅動電路一樣需要箝位電路。

步進電機的主驅動電路設計如圖1所示：設計思想：電動機驅動方式有很多種起驅動器的設計也多種多樣，為簡便起見和考慮電路的復雜性等因數，我選用步進電機的專用驅動芯片L297H和L298，L297芯片是一種步進電機控制集成芯片，可以產生四相驅動信號，應用于微機控制兩相雙極和四相單極步進電機，同時其中的晶片內的PWM斬波線路以開關信號形式控制路的電流。此芯片的特性是只需要時鐘，方向和模式輸入信號。相位由內部產生，因此可減輕微機的程序負擔，此芯片可與L298組成組合電路或者于與分立的三極管和達林頓管電路連接使用。其管腳圖及其作用如圖3所示。L298芯片是一種高壓，大電流雙橋驅動器內部就是功率管的陣列，也可以用外接的功率管代替。其外部管腳如圖4所示。

本發明的有益效果是：所用遠期減少，運動控制精確，能夠方便計算機進行控制盒自動化操作控制。

附圖說明

圖1為本發明一種新型彩色3D打印機步進電機驅動電路原理圖。

圖2為步進電機雙極性驅動電路原理圖。

圖3為L297H芯片接線管腳圖。

圖4為L298芯片接線管腳圖。

具體實施方式

下面結合附圖描述本發明的具體實施方式：

一種新型彩色3D打印機步進電機驅動電路主要由由驅動控制芯片、環行分配器、信號處理器、推動級、主開關電路、保護電路和傳感器電路等組成。

所述一種新型彩色3D打印機步進電機驅動電路，其中所述的主驅動芯片為L297H和L298專用步進電機驅動芯片。