择要：回收NE555计划步进电机脉冲发生电路，对EPROM2716举办编程实现脉冲环形分派，并抉择四相八拍或四相四拍的驱动方法，电念头的运行偏向由74LS191的D1J节制，计划了坎坷压驱动电路，镌汰了限流电阻的发烧。

1 弁言

因为步进电机的转速仅取决于脉冲频率，不受电压坎坷、电流巨细及其波形的影响，也不受情形温度变革的影响。步进电机的步矩偏差不会恒久蕴蓄，每转一周蕴蓄偏差就自动变为零。具有自锁手段，定位精度高。当某相或某几相绕组处于通电状态，转子即可被锁住。因为能自锁，电机可停在一些不变均衡位置上，因此纵然开环节制，步进电机也有较高的定位精度。以是在数字节制体系中获得普及的应用。步进电机的驱动是通过各相有节奏的通断电流来实现的，电机是感性负载，为了快速成立响应电枢电流，输入电压必需到达必然的值，但当电枢电流到达额定值之后，流过电机的相电流较大，在在回路中，必需串接限流电阻。对付大功率步进电机，其限流电阻上的发烧功率很大，不只驱动服从低，并且散热很难办理。为办理此题目，计划了回收坎坷压驱动电路的脉冲产生器、脉冲计数器和环形分派器。

2 驱动电路

2.1 脉冲发生电路

555按时器组成多谐振荡器来发生脉冲如图1所示。接通电源后，电容被充电，Vc上升，当Vc上升到2／3Vcc时，触发器被复位，同时放电BJTT导通，此时Vo为低电平，电容C通过R2和T放电，使Vc降落。当Vc降落到1／3 时，触发器又被置位，Vo翻转为高电平。电容器C放电所需时刻为：

tPL=R2Cln2≈0.7R2C

当C放电竣事时，T截至，Vcc将通过R1，R2向电容器C充电，Vc由1／3Vcc 上升到2／3Vcc 所需的时刻为：

tPH=(R1+R2)Cln2≈0.7(R1+R2)C

当电容C上的电压Vc上升到2／3Vcc时，触发器又产生翻转，云云周而复始，在输出端就获得一个周期性的方波，其频率为：

f=1／(tPL+tPH)≈ 1.43／(R1+2R2)C

式中 tPL - 电容C通过R 的放电时刻

tPH - Vcc通过R1，R2向电容C的充电时刻

因为555按时器内部的较量器迅速度较高，并且回收差分电路情势，它的振荡频率受电源电压和温度变革的影响很小。

2.2 环形分派器电路

由74LS191和EPROM27l6构成的脉冲分频器和环形分派器如图2所示。

四相殽杂式步进电机具有回响式步进电念头和永磁式步进电念头的利益，有双四拍或四相八拍2种励磁方法，拍数都是2的幂，以是计数器可直接行使二进制可逆计数器。选用74LS191，这是一种二-十六进制同步可逆计数器，时钟脉冲从CP端(14脚)接人。计数器的输出QA～ QD毗连到EPROM2716的低4位地点线A0～A3，这样可以选通2716的16个地点(00H～0FH)。存储器的内容从数据线读出，用低4位数据线(D0～D3)作为四相驱动器各相输入线。EPROM2716的第4条地点线A4作为励磁方法的转换信号输入端，其余地点都接地。当A4为低电平常，可选通000H～00FH 空间的16个地点；当A4为高电平常，可选通010H～01FH之间的16个地点。个中001H～01FH 空间为四相八拍状态，存储2个轮回，而010H～01FH空间为双四拍状态，存储4个轮回。LS191第5脚为加减法输入节制端，用该输入端作为偏向输入的节制信号，当为低电平常，执行加法计数，即正转状态；当为高电平常，执行减法计数，等于反转状态。LS191的数据输入端A，B，C，D各管脚接地，而脚11是置数端，当为高电平常,LS191为计数状态；当为低电平常，191遏制计数，而把数据端内容(ABCD)装入计数器。因此，管脚11通过

电阻10kΩ拉到高电平，引出线作为清零端(复位)，当输入一个低电平脉冲时，191输出为零，可选通2716地点000H或010H(视A 状态定)，2716输出状态为A(四相八拍时)可能AB(双四拍时)。

2716的管脚OE和DE别离为输出应承和片选端，一向接地使之处于选通状态。地点线A4作为方法节制端，当A4=0时，选通00H～0FH空间，为四相八拍状态；当A4=1时，选通010H～01FH空间，为双四拍状态。在必要零状态输出时，可将零状态内容的第4位存储0。

2.3 功率放大

从环形分派器出来的脉冲，要颠末功率放大器举办放大才气驱动步进电念头，步进电机的绕组中电流时刻及电阻的相关为：

进步电压V，可以增大电流，但一旦电流成立到额定值后，就不必要高电压，只需低的电压就可维持额定电流。用2种电压举办供电，这就是步进电机的坎坷压驱动技能。坎坷压驱动方法电流波形如图3所示 。

图3中的Vh是指驱动高电压；Vl是指驱动低电压。因为电路参数没有改变，只是输入电压改变了，以是电流Il和Ih 的上升时刻τ并没有产生变

化。电机通过的总电流Ih+l到达额定电流Im 的时刻Thl比τ小得多。限流电阻根基上按电机限流取值，而不是定时刻常数τ取值，其值很小。这种坎坷压驱动技能既到达了发烧小的目标，又满意了电流快速成立的要求。

坎坷压驱动技能对驱动方法和功率器件有较高的要求。因为双极性功率管的导通和截至速率低，限定了驱动频率的进步。有用的驱动频率只能到达1～3 kHz。频率再高时，不只各相上的电流有用时刻小，并且因为电流不能按要求截至，各相力矩在较长时刻内彼此抵消，严峻地低落了步进电机的有用输着力矩；双极性功率管的导通压降高、发烧大、散热坚苦；双极性功率管的驱动电流大，驱动体系伟大。因此回收功率MOS更换功率三极管。功率MOS管的导通压低落；耐压高、电流大；导通速率很快；驱动电流小。

回收一种功率NMOS管坎坷压步进电机驱动技能，其电源为负功率，电路如图4所示，这样就办理了N 型管上拉负载的要求。大功率步进电机的各相是独立的。低压回收12 V ，既能维持电机绕组足够的电压要求，又可行使较小的限流电阻。高电压回收120 V 的电源，到达了快速的电流成立时刻，且与通例的NMOS功率管的耐压匹配，在回路中串接断绝二极管VDh，停止在高压导通时，低压功率MOS管遭受很高的反压，以至很轻易被击穿。

高速光耦断绝驱动高压和低压的驱动信号是不共电位的，回收光耦来断绝驱动。其它，信号的节制电路不能遭受电机驱动时的高尖峰攻击，也必要把节制信号和驱动器件断绝起来。选用高速光耦，最高速率为10 MHz。在环形分派器的输出端还接了一个有74LS123组成的单稳态触发器，用来发生大功率驱动所需的宽脉冲。

2.4 坎坷压驱动步进电机的节制

坎坷压驱动步进电机由555按时器发生基脉冲，74LS191和EPROM2716构成脉冲分派器，颠末74LS123发生大功率驱动所需的宽脉冲。6N136将脉冲断绝输出给驱动场效应三极管，功率放大别离接到步进电机的四相。通过模仿尝试证明，取事变电压30V，保持电流为3A，电机的内阻为0.2Ω。平凡三极管单电源限流电阻功耗90 w，而坎坷压驱动仅为30 w。

3 竣事语

回收74LS194 对输入脉冲举办分频，由EPM2716组成脉冲分派器，可以通过改变措施，驱动差异相的步进电机。在电路参数稳固的前提下，操作电流的上升速率与电压成正比的相关，回收高压驱动，快速到达额定启动电流，低电压驱动低落事变电流，从而低落了限流电阻的发烧量。