采用反馈控制的步进电机高低压驱动电路

高低压驱动电路又称双电压驱动电路，可以分为定时控制驱动与脉冲变压器式驱动。脉冲变压器式驱动电路结构简单，但因为采用脉冲变压器而使制造工艺复杂，成本高且不易模块化；定时控制高低压驱动电路采用单稳态触发器将控制脉冲分离出一个同步的窄脉冲作为高压有效控制信号。该脉冲的宽度为单稳态触发器的暂态过程t，在这个过程中高压控制管与低压控制管同时导通。At太大时，步进电机电流过载使两个驱动管烧坏甚至将步进电机烧毁；太小时，高频性能改善不明显，高频运转时出力小易产生失步现象。一般At取值与主回路的电气时间常数S相同。恒流斩波驱动电路在一个控制脉冲周期内的斩波过程中斩波控制管反复导通、截止，导致该管温度升高，限制了电路的驱动能力，因为此时平均电流和管压降均很高使斩波控制管的耗散功率急剧上升。此外，在斩波过程中的电流变化还会产生高频电磁噪音。因此笔者设计了具有检测反馈控制环节的高低压驱动电路，通过反馈控制高压管的导通时间，适应不同的运转频率，降低高压管的耗散功率减少发热量，提高驱动能力。
       2电路原理与参数计算采用反馈控制的高低压驱动电路原理如所示。由电路可以看出，该电路是在通常的高低压驱动电路中加设了电流检测电阻Rd和反馈控制环节以及驱动逻辑电路。电路的工作过程：当控制脉冲前沿来到时，与非门1的输入端均为高电平，高压控制管VT1与低压控制管VT2同时导通，主回路电流i以负指数规律上升：r―限流电阻，电流检测电阻和绕组直流电阻10主回路初始电流，/0= S（ms）主回路电气时间常数，S= L步进电机一相绕组的电感量（mH）当电流上升到电机额定电流的120%时，电流检测电阻Rd上的电压Uc大于电压Uref，检测环节输出一个正脉冲使高压控制管关断；此时由低压电源Ul经VD2向绕组供电，使维持电流为电机额定电流的90~100%.因低压电源提供的维持电流小于高压电源提供的上升电流；Rd上的电压Uc小于电压Uref，检测环节不再输出正脉冲，即在一个控制脉冲周期内VT1只导通/截止一次，大大地减小了VT1在切换过程中的功耗，使温度下降。
       而VT2在整个控制脉冲的周期内一直处于深度饱和，本身的压降很小（一般<2V）故发热量很小。控制脉冲及检测脉冲与电流波形的关系见。
       电路参数选取时应注意以下几点：平均电流仅为2A，使步进电机出力不足，产生较严重的失步现象。步进电机的运行频率范围无法适应机电一体化系统的调速要求。在实验中，恒流斩波驱动电路高低速运行均表现了良好的频率特性（矩频特性），但在斩波过程中斩波管耗散功率增大产生过热现象，限制了电路的驱动能力。高低压反馈控制驱动电路在低频运行时无电流过载现象，其最大电流可通过调整电压Uref控制。
       4结论（1）高低压反馈控制驱动电路克服了高低压定时控制驱动电路的低频过载、高频出力不足使步进电机产生失步的现象，可以实现步进电机理想的矩活性好，始终能够保持较高的工作效率（不低于86.7%）。系统具有较高的电压调整精度和较快的动态响应速度、适用范围大、抗干扰能力强等优点。
4结论点及其要求，分析了采用多开关管主电路的必要性。
       由于工作模态多，切换点多，使控制较为困难，而采用模糊PID控制方案，能很好地解决此问题，并分析了模糊PID控制的优点。最后应用DSP芯片实现了其数字电路，并给出了实验波形。
       开关电源为一强非线性系统，同时电路的电器参数存在不确定性，因此，采用一般的控制策略，难以达到令人满意的控制效果。模糊PID控制作为一种智能控制方法，对系统的非线性和参数的不确定性具有很好的适用能力和较强的鲁棒性。因此，在开关电源中必能得到长足的发展。但其缺点是系统设计较为复杂，特别是对模糊控制器的设计，还缺乏系统的设计方法。如果利用遗传算法的自然选择原理和神经网络的自学习能力，也可得到较佳的模糊控制规则，可弥补模糊控制器缺乏系统设计方法的缺点，从而实现对变换器的智能控制。

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