步进电机驱动电源的设计及其可靠性分析

５０步进电机驱动电源的设计及其可靠性分析

《中小型电机》２００３－３０（６）步进电机驱动电源的设计

及其可靠性分析

吴国忠，许懿洋

（浙江大学电气工程学院，浙江杭州３１００２７）

摘要本文叙述的调频调压的直流电源与同频斩波电路配合，构成一个性

能较好的步进电动机的驱动电源。同时对可能出现的故障采取完善的保护措

施。其中开关管ｖＭｏｓ和ＩＧＢＴ并联设计，有效地提高了效率，并防止了功率桥

烧管现象的发生。最后对电源的可靠性做了具体的分析。

关键词调频调压步进电动机同频斩波电磁兼容

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引言

步进电机凭借着其快速起停，控制性能好，精

确定位，在负载范围内与控制频率严格对应的特

点，只要改变控制脉冲的频率，转速可以在很宽的

范围内平滑调节，因此在机床等诸多领域有着广

泛的应用。由于步进电机靠脉冲电源驱动，所以

一个性能好，可靠性高的驱动电源是必要的。传

统的电阻限流电源效率低，低频性能差，容易造成

能量过量而失步；采用常规的直流电压斩波方式，

电磁噪声大，步进电机在高频时出力不足，频矩特

性差，而且容易造成振荡；高压侧功率晶体管受干

扰影响切换频繁，功耗大，容易烧管及其保护措施

不完善易造成电源损坏…。针对以上问题，对驱

动电源做了设计和改进。

２驱动电源的原理设计

由于电源要求在脉冲信号控制过程中相绕组

电流前后沿变化要快，才可以在高频时达到良好吴国忠１９“年９月生，１９６９年毕业于浙江大学电机系发配电专业。教授。研究方向为电力电子技术、故障检测诊断。

的频矩特性，但是电机绕组电感比较大，电流变化

率受限制，形成了矛盾。所以我们采用调频调压

电路，而且要脉冲持续期间，通过同频斩波使得相

电流在某个区域内保持稳定”ｏ。电机工作控制

脉冲由直流信号到１５ｋＨｇ变化时，驱动电源电压

相应由舳Ｖ到３００Ｖ，直流电流最大为６Ａ，驱动电

源要求对步进电帆能进行平面控制（＊轴和ｙ

轴）。基于以上技术要求，设计框图如图ｌ。

图１系统结构图

系统的核心电路采用调频调压的直流电源与　万方数据