了解步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)基本知識-步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)MOS管原廠及合理應(yīng)用方案-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2018-09-08
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器技術(shù)的開展，從原來國外一枝獨(dú)秀到國內(nèi)各種優(yōu)秀技術(shù)體現(xiàn)，能夠看出國內(nèi)技術(shù)的進(jìn)步，同時(shí)也能夠看出，每一次技術(shù)的改造都會(huì)帶來幾個(gè)以高端技術(shù)去引導(dǎo)市場的市場反動(dòng)。
1、恒電壓驅(qū)動(dòng)
單電壓驅(qū)動(dòng)是指在電機(jī)繞組工作過程中，只用一個(gè)方向電壓對繞組供電，多個(gè)繞組交替提供電壓。該方式是一種比擬老的驅(qū)動(dòng)方式，如今根本不用了。
優(yōu)點(diǎn)：電路簡單，元件少、控制也簡單，完成起來比擬簡單
缺陷：必需提供足夠大的電流的三極管來停止開關(guān)處置，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度比擬低，電機(jī)震動(dòng)比擬大，發(fā)熱大。由于曾經(jīng)不再運(yùn)用，所以不多描繪。
2、高低壓驅(qū)動(dòng)
由于恒電壓驅(qū)動(dòng)存在以上諸多缺陷，技術(shù)的進(jìn)一步開展，研發(fā)出新的上下壓驅(qū)動(dòng)來改善恒電壓驅(qū)動(dòng)的局部缺陷，上下壓驅(qū)動(dòng)的原理是，在電機(jī)運(yùn)動(dòng)到整步的時(shí)分運(yùn)用高壓控制，在運(yùn)動(dòng)到半步的時(shí)分運(yùn)用低壓控制，中止時(shí)也是運(yùn)用低壓來控制。
優(yōu)點(diǎn)：上下壓控制在一點(diǎn)水平上改善了震動(dòng)和噪音，第一次提出細(xì)分控制步進(jìn)電機(jī)的概念，同時(shí)也提出了中止時(shí)電流減半的工作形式。
缺點(diǎn)：電路相對恒電壓驅(qū)動(dòng)復(fù)雜，對三極管高頻特性請求進(jìn)步，電機(jī)低速依然震動(dòng)比擬大，發(fā)熱依然比擬大，如今根本上不運(yùn)用這種驅(qū)動(dòng)形式。
3、自激式恒電流斬波驅(qū)動(dòng)
自激式恒電流斬波驅(qū)動(dòng)的工作原理是經(jīng)過硬件設(shè)計(jì)當(dāng)電流到達(dá)某個(gè)設(shè)定值的時(shí)分經(jīng)過硬件將其電流關(guān)閉，然后轉(zhuǎn)為另一個(gè)繞組通電，另一個(gè)繞組通電的電流到某個(gè)固定的電流的時(shí)分，又能經(jīng)過硬件將其關(guān)閉，如此重復(fù)，推進(jìn)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
優(yōu)點(diǎn)：噪音大大減小，轉(zhuǎn)速一定水平上進(jìn)步了，性能比前兩種有一定的進(jìn)步。
缺點(diǎn)：對電路設(shè)計(jì)請求比擬高，對電路抗干擾請求比擬高，容易惹起高頻，燒壞驅(qū)動(dòng)元件，對元件性能請求比擬高。
4、電流比擬斬波驅(qū)動(dòng)(目前市場上主要采用的技術(shù)）
電流比擬斬波驅(qū)動(dòng)是把步進(jìn)電機(jī)繞組電流值轉(zhuǎn)化為一定比例的電壓，與D/A轉(zhuǎn)換器輸出的預(yù)設(shè)值停止比擬，比擬結(jié)果來控制功率管的開關(guān)，從而到達(dá)控制繞組相電流的目的。
優(yōu)點(diǎn)：使運(yùn)動(dòng)控制模仿正弦波的特性，大大進(jìn)步性能，運(yùn)動(dòng)速度和噪音都比擬小，能夠運(yùn)用比擬高的細(xì)分，是當(dāng)前盛行的控制辦法。
缺點(diǎn)：電路比擬復(fù)雜，對電路中的干擾難以控制和理論請求相吻合，容易產(chǎn)生顫動(dòng)，在控制構(gòu)成正弦波的波峰和波谷，容易導(dǎo)致高頻干擾，進(jìn)而招致驅(qū)動(dòng)元件發(fā)熱或者由于頻率過高而老化，這也是很多驅(qū)動(dòng)器運(yùn)用1年多的時(shí)分容易呈現(xiàn)紅燈維護(hù)的主要緣由。
5、潛進(jìn)式驅(qū)動(dòng)
這是一種全新的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，該技術(shù)是在當(dāng)前電流比擬斬波驅(qū)動(dòng)技術(shù)的前提下，克制其中的缺陷而創(chuàng)新的一種全新的驅(qū)動(dòng)辦法。其中心技術(shù)是在電流比擬斬波驅(qū)動(dòng)的前提下增加了驅(qū)動(dòng)元件發(fā)熱和高頻抑止維護(hù)技術(shù)。
優(yōu)點(diǎn)：兼有電流比擬斬波驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)外，發(fā)熱特別小，運(yùn)用壽命較長。
缺點(diǎn)：全新技術(shù)，價(jià)錢比擬高，目前每種步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器匹配請求相比照較嚴(yán)格。
步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的狀況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、中止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步f距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只要周期性的誤差而無累積誤差等特性。使得在速度、位置等控制范疇用步進(jìn)電機(jī)來控制變的十分的簡單。
固然步進(jìn)電機(jī)已被普遍地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下運(yùn)用。它必需由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可運(yùn)用。因而用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它觸及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)學(xué)問。
目前,消費(fèi)步進(jìn)電機(jī)的廠家確實(shí)不少，但具有專業(yè)技術(shù)人員，可以自行開發(fā)，研制的廠家卻十分少，大局部的廠家只一、二十人，連最根本的設(shè)備都沒有。僅僅處于一種自覺的仿制階段。這就給用戶在產(chǎn)品選型、運(yùn)用中形成許多費(fèi)事。
步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的一種開環(huán)線性執(zhí)行元件，具有無累積誤差、本錢低、控制簡單特性。產(chǎn)品從相數(shù)上分有二、三、四、五相，從步距角上分有0.9°/1.8°、0.36°/0.72°，從規(guī)格上分有口42~φ130，從靜力矩上分有0.1N?M~40N?M。
運(yùn)用、控制步進(jìn)電機(jī)必需由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)組成方框圖如下：
1、脈沖信號的產(chǎn)生
脈沖信號普通由單片機(jī)或CPU產(chǎn)生，普通脈沖信號的占空比為0.3-0.4左右，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，占空比則越大。
2、信號分配
我廠消費(fèi)步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)適配組件：是一家專業(yè)從事中、大、功率場效應(yīng)管（MOSFET）、快恢復(fù)二極管、三端穩(wěn)壓管開發(fā)設(shè)計(jì)、集研發(fā)生產(chǎn)等。
3、功率放大
功率放大是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最為重要的局部。步進(jìn)電機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩取決于它的動(dòng)態(tài)均勻電流而非靜態(tài)電流（而樣本上的電流均為靜態(tài)電流）。均勻電流越大電機(jī)力矩越大，要到達(dá)均勻電流大這就需求驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)盡量克制電機(jī)的反電勢。因此不同的場所采取不同的的驅(qū)動(dòng)方式，到目前為止，驅(qū)動(dòng)方式普通有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、上下壓驅(qū)動(dòng)、恒流、細(xì)分?jǐn)?shù)等。為盡量進(jìn)步電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能，將信號分配、功率放大組成步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源。
SH系列二相恒流斬波驅(qū)動(dòng)電源與單片機(jī)及電機(jī)接線圖如下：
闡明：
CP-接CPU脈沖信號（負(fù)信號，低電平有效）
OPTO-接CPU+5VFREE 脫機(jī)，與CPU地線相接，驅(qū)動(dòng)電源不工作
DIR-方向控制，與CPU地線相接，電機(jī)反轉(zhuǎn)
VCC-直流電源正端
GND-直流電源負(fù)端
A
接電機(jī)引出線紅線
接電機(jī)引出線綠線
B
接電機(jī)引出線黃線
接電機(jī)引出線
步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用：步進(jìn)電機(jī)的選擇。步進(jìn)電機(jī)有步距角（觸及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素肯定，步進(jìn)電機(jī)的型號便肯定下來了。
1、步距角的選擇：電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的請求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走幾角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場上步進(jìn)電機(jī)的步距角普通有0.36度/0.72度（五相電機(jī)）、0.9度/1.8度（二、四相電機(jī)）、1.5度/3度 （三相電機(jī)）等。
2、靜力矩的選擇：步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難肯定，我們常常先肯定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的根據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)（普通由低速）時(shí)二種負(fù)載均要思索，加速起動(dòng)時(shí)主要思索慣性負(fù)載，恒速運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)只需思索摩擦負(fù)載。普通狀況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長度便能肯定下來（幾何尺寸）
3、電流的選擇靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)轉(zhuǎn)特性差異很大，可根據(jù)矩頻特性曲線圖，判別電機(jī)的電流（參考驅(qū)動(dòng)電源、及驅(qū)動(dòng)電壓）
4、力矩與功率換算：步進(jìn)電機(jī)普通在較大范圍內(nèi)調(diào)速運(yùn)用、其功率是變化的，普通只用力矩來權(quán)衡，力矩與功率換算如下：
P= Ω?M
Ω=2π?n/60
P=2πnM/60
其P為功率單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉(zhuǎn)速，M為力矩單位為牛頓?米P=2πfM/400(半步工作）其中f為每秒脈沖數(shù)（簡稱PPS)
綜上所述選擇電機(jī)普通應(yīng)遵照以下步驟：
應(yīng)用中的注意點(diǎn)：
1、步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于低速場所---每分鐘轉(zhuǎn)速不超越1000轉(zhuǎn)，（0.9度時(shí)6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）間運(yùn)用，可經(jīng)過減速安裝使其在此間工作，此時(shí)電機(jī)工作效率高，噪音低。
2、步進(jìn)電機(jī)最好不運(yùn)用整步狀態(tài)，整步狀態(tài)時(shí)振動(dòng)大。
3、由于歷史緣由，只要標(biāo)稱為12V電壓的電機(jī)運(yùn)用12V外，其他電機(jī)的電壓值不是驅(qū)動(dòng)電壓伏值 ，可依據(jù)驅(qū)動(dòng)器選擇驅(qū)動(dòng)電壓（倡議：57BYG采用直流24V-36V，86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V），當(dāng)然12伏的電壓除12V恒壓驅(qū)動(dòng)外也能夠采用其他驅(qū)動(dòng)電源， 不過要思索溫升。
4、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的負(fù)載應(yīng)選擇大機(jī)座號電機(jī)。
5、電機(jī)在較高速或大慣量負(fù)載時(shí)，普通不在工作速度起動(dòng)，而采用逐步升頻提速，一電機(jī)不失步，二能夠減少噪音同時(shí)能夠進(jìn)步中止的定位精度。
6、高精度時(shí)，應(yīng)經(jīng)過機(jī)械減速、進(jìn)步電機(jī)速度,或采用高細(xì)分?jǐn)?shù)的驅(qū)動(dòng)器來處理，也能夠采用5相電機(jī)，不過其整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)錢較貴，消費(fèi)廠家少，其被淘汰的說法是外行話。
7、電機(jī)不應(yīng)在振動(dòng)區(qū)內(nèi)工作，如若必需可經(jīng)過改動(dòng)電壓、電流或加一些阻尼的處理。
8、電機(jī)在600PPS（0.9度）以下工作，應(yīng)采用小電流、大電感、低電壓來驅(qū)動(dòng)。
9、應(yīng)遵照先選電機(jī)后選驅(qū)動(dòng)的準(zhǔn)繩。
其他闡明：有關(guān)低頻振動(dòng)、升降速、機(jī)械共振、工作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的誤差、平面圓弧X、Y插補(bǔ)誤差以及其他問題。詳細(xì)處理方法恕不便在此敘說，我廠用戶可來電咨詢，可依據(jù)詳細(xì)狀況處理。不同廠家的電機(jī)在設(shè)計(jì)、運(yùn)用資料及加工工藝方面差異很大，選用步進(jìn)電機(jī)應(yīng)注重牢靠性而輕性能、重質(zhì)量而輕價(jià)錢。最好采用同終身產(chǎn)廠家的控制器、驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)。這樣便于最終客戶的維護(hù)。
步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器技術(shù)的開展，少不了步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)MOS管部件的使用。從原來國外一枝獨(dú)秀到國內(nèi)各種優(yōu)秀技術(shù)體現(xiàn)，能夠看出國內(nèi)技術(shù)的進(jìn)步，同時(shí)也能夠看出，每一次技術(shù)的改造都會(huì)帶來幾個(gè)以高端技術(shù)去引導(dǎo)市場的市場反動(dòng)。
深圳市可易亞半導(dǎo)體科技有限公司.是一家專業(yè)從事中、大、功率場效應(yīng)管(MOSFET)、快速恢復(fù)二極管、三端穩(wěn)壓管開發(fā)設(shè)計(jì)，集研發(fā)、生產(chǎn)和銷售為一體的國家高新技術(shù)企業(yè)。
2005年在深圳福田，KIA半導(dǎo)體開啟了前行之路，注冊資金1000萬，辦公區(qū)域達(dá)1200平方，已經(jīng)擁有了獨(dú)立的研發(fā)中心，研發(fā)人員以來自韓國(臺(tái)灣)超一流團(tuán)隊(duì)，可以快速根據(jù)客戶應(yīng)用領(lǐng)域的個(gè)性來設(shè)計(jì)方案，同時(shí)引進(jìn)多臺(tái)國外先進(jìn)設(shè)備，業(yè)務(wù)含括功率器件的直流參數(shù)檢測、雪崩能量檢測、可靠性實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)分析、失效分析等領(lǐng)域。強(qiáng)大的研發(fā)平臺(tái)，使得KIA在工藝制造、產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面擁有知識產(chǎn)權(quán)35項(xiàng)，并掌握多項(xiàng)場效應(yīng)管核心制造技術(shù)。自主研發(fā)已經(jīng)成為了企業(yè)的核心競爭力。
強(qiáng)大的研發(fā)平臺(tái)，使得KIA在工藝制造、產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面擁有知識產(chǎn)權(quán)35項(xiàng)，并掌握多項(xiàng)場效應(yīng)管核心制造技術(shù)。自主研發(fā)已經(jīng)成為了企業(yè)的核心競爭力。
KIA半導(dǎo)體的產(chǎn)品涵蓋工業(yè)、新能源、交通運(yùn)輸、綠色照明四大領(lǐng)域，不僅包括光伏逆變及無人機(jī)、充電樁、這類新興能源，也涉及汽車配件、LED照明等家庭用品。KIA專注于產(chǎn)品的精細(xì)化與革新，力求為客戶提供最具行業(yè)領(lǐng)先、品質(zhì)上乘的科技產(chǎn)品。
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