CN202150825U - 一种两相步进电机控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种两相步进电机控制电路，包括依次连接的控制模块、驱动保护模块、堵转检测模块；所述的控制模块包括四组达林顿阵列，其中每组达林顿阵列包括NPN型三极管Qa、PNP型三极管Qb；所述的驱动保护模块包括四组单独的驱动保护单元，其中每个驱动保护单元包括MOSFET、NPN型三极管Qc、PNP型三极管Qd、电阻Ra、电阻Rb、电阻Rc、稳压管Da；所述的堵转检测模块包括运算放大器、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16。与现有技术相比，本实用新型具有电路结构简单、成本低、保护机制完善、对步进电机精确定位等优点。

Description

一种两相步进电机控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种电机控制电路，尤其是涉及一种两相步进电机控制电路。

背景技术

目前汽车电子产品中直流电机应用十分广泛，但是步进电机以它的控制精确而越来越受到大家青睐。两相步进电机结构简单，在车载空调风门应用上得到了很大推广，同时各个品牌的步进电机驱动芯片也应运而生。虽然其使用方便，但是在产品成本上及芯片使用的灵活性上存在很多弊端，如：保护点的设置、外围负载工作真实情况的反应等。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电路结构简单、成本低、保护机制完善、对步进电机精确定位的两相步进电机控制电路。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种两相步进电机控制电路，其特征在于，包括依次连接的控制模块、驱动保护模块、堵转检测模块。

所述的控制模块包括四组达林顿阵列，其中每组达林顿阵列包括NPN型三极管Qa、PNP型三极管Qb；

所述的NPN型三极管Qa设有基极、发射极、集电极，其基极为输入端，发射极接地；

所述的PNP型三极管Qb设有基极、发射极、集电极，其基极与NPN型三极管Qa的集电极连接，其发射极与外部电源连接，其集电极与驱动保护模块的输入端连接。

所述的驱动保护模块包括四组单独的驱动保护单元，其中每个驱动保护单元包括MOSFET、NPN型三极管Qc、PNP型三极管Qd、电阻Ra、电阻Rb、电阻Rc、稳压管Da；

所述的MOSFET包括栅极、漏极、源极，其栅极通过电阻Ra与控制模块的输出端连接，其漏极通过电阻Rc与步进电机线圈连接，其源极接地；

所述的NPN型三极管Qc包括基极、发射极、集电极，其发射极接地，其集电极与稳压管Da的负极连接；

所述的PNP型三极管Qd包括基极、发射极、集电极，其基极与MOSFET的漏极连接，其发射极与步进电机线圈连接，其集电极与NPN型三极管Qc的基极连接；

所述的稳压管Da的正极接地，所述的稳压管Da的负极与MOSFET的栅极连接；所述的电阻Rb接在稳压管Da两端。

所述的堵转检测模块包括运算放大器、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16；

所述的运算放大器的反向输入端依次通过电阻R13、电阻R12与步进电机线圈连接，所述的运算放大器的同向输入端通过电阻R14与步进电机线圈连接，所述的运算放大器的输出端通过电阻R16与运算放大器的反向输入端连接；所述的电阻R15一端与运算放大器的同向输入端连接，另一端接地。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、电路结构简单，成本低，完全可以替代驱动芯片。

2、保护机制完善，可以根据不同负载调整保护点。

3、对步进电机精确定位。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型的控制模块结构框图；

图3为本实用新型的驱动保护模块结构框图；

图4为本实用新型的具体电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种两相步进电机控制电路，包括依次连接的控制模块1、驱动保护模块2、堵转检测模块3。

如图2所示，所述控制模块包括四组达林顿阵列，分别为达林顿阵列一、达林顿阵列二、达林顿阵列三、达林顿阵列四，每组包括一个NPN型三极管、一个PNP型三极管。

如图3所示，所述驱动保护模块由四组单独的驱动保护单元组成，每组由一个N沟道MOSFET、一个NPN型三极管、一个PNP型三极管、三个电阻、一个稳压二极管构成。

所述堵转检测电路包括一个运算放大器(OP1)，五个电阻(R12、R13、R14、R15、R16)。

如图4所示，其中标号如下：

Q1、Q8、Q13、Q20控制开关管，Q2、Q9、Q14、Q21驱动三极管，R1、R9、R19、R27限流电阻，R2、R10、R20、R28分压电阻，D1、D3、D6、D9稳压管，Q4、Q11、Q16、Q23电机驱动管，R3、R11、R12、R21、R29采样电阻，Q3、Q10、Q15、Q22、Q5、Q12、Q17、Q18保护三极管，R13、R14、R15、R16放大匹配电阻。

所述控制模块包括四个NPN型三极管Q1、Q8、Q13、Q20，四个PNP型三极管Q2、Q9、Q14、Q21；所述驱动保护模块包括四个N沟道MOSFETQ4、Q11、Q16、Q23，四个NPN型三极管Q3、Q10、Q15、Q22，四个PNP型三极管Q5、Q12、Q17、Q18，十二个电阻R1、R2、R3、R9、R10、R11、R19、R20、R21、R27、R28、R29，四个稳压管D1、D3、D6、D9；所述堵转检测模块包括一个运算放大器OP1，五个电阻R12、R13、R14、R15、R16。

其中，控制模块具体如下：CPU微控制器与第一三极管Q1、第八三极管Q8、第十三三极管Q13、第二十三极管Q20的基极相连，第一三极管Q1、第八三极管Q8、第十三三极管Q13、第二十三极管Q20的发射极与地相连，第一三极管Q1、第八三极管Q8、第十三三极管Q13、第二十三极管Q20的集电极分别与第二三极管Q2、第九三极管Q9、第十四三极管Q14、第二十一三极管Q21的基极相连，第二三极管Q2、第九三极管Q9、第十四三极管Q14、第二十一三极管Q21的发射极与电源相连。

其中，所述驱动保护模块具体如下：第二三极管Q2、第九三极管Q9、第十四三极管Q14、第二十一三极管Q21的集电极分别经过第一电阻R1、第九电阻R9、第十九电阻R9、第二十七电阻R27与第四MOSFET栅极、第十一MOSFET栅极、第十六MOSFET栅极、第二十三MOSFET栅极相连，第四MOSFETQ4、第十一MOSFETQ11、第十六MOSFETQ16、第二十三MOSFETQ23源极与地相连，第四MOSFETQ4、第十一MOSFETQ11、第十六MOSFETQ16、第二十三MOSFETQ23漏极分别经过第三电阻R3、第十一电阻R11、第二十一电阻R21、第二十九电阻R29与步进电机线圈相连，第五三极管Q5、第十二三极管Q12、第十七三极管Q17、第十八三极管Q18的基极与发射极分别与第三电阻、第十一电阻、第二十一电阻、第二十九电阻两端相连，第五三极管Q5、第十二三极管Q12、第十七三极管Q17、第十八三极管Q18的集电极分别与第三三极管Q3、第十三极管Q10、第十五三极管Q15、第二十二三极管Q22基极相连，第三三极管Q3、第十三极管Q10、第十五三极管Q15、第二十二三极管Q22发射极与地相连，第二电阻R2、第十电阻R10、第二十电阻R20、第二十八电阻R28两端分别与第一稳压管D1、第三稳压管D3、第六稳压管D6、第九稳压管D9正负极相连，并且正极接地，第一稳压管D1、第三稳压管D3、第六稳压管D6、第九稳压管D9负极分别与第三三极管Q3、第十三极管Q10、第十五三极管Q15、第二十二三极管Q22集电极和第四MOSFET栅极、第十一MOSFET栅极、第十六MOSFET栅极、第二十三MOSFET栅极相连。

其中，所述堵转检测模块的第一运算放大器OP1反相输入端通过第十三电阻R13与串联在电路中的第十二电阻R12与电源相连，第一运算放大器OP1同相输入端通过第十四电阻R14与串联在电路中的第十二电阻R12另一端相连，第十五电阻R15一端与第一运算放大器OP1同相输入端相连，另一端接地，第一运算放大器OP1输出端通过第十六电阻R16与第一运算放大器OP1反相输入端相连。

本实用新型工作原理如下：

当电路正常工作时，通过MCU输出四路脉冲信号，控制由第一三极管Q1、第八三极管Q8、第十三三极管Q13、第二十三极管Q20和第二三极管Q2、第九三极管Q9、第十四三极管Q14、第二十一三极管Q21组成的达林顿管工作在导通与截止状态，经过第一电阻R1、第九电阻R9、第十九电阻R9、第二十七电阻R27和第二电阻R2、第十电阻R10、第二十电阻R20、第二十八电阻R28分压后，控制第四MOSFETQ4、第十一MOSFETQ11、第十六MOSFETQ16、第二十三MOSFETQ23开启、关闭，驱动步进电机细分步进转动。

当由于电机内部或接线误接造成短路时，流经采样电阻第三电阻R3、第十一电阻R11、第二十一电阻R21、第二十九电阻R29的电流增大，当采样电阻压降达到第五三极管Q5、第十二三极管Q12、第十七三极管Q17、第十八三极管Q18的导通条件时，输出高电平使第三三极管Q3、第十三极管Q10、第十五三极管Q15、第二十二三极管Q22导通，将MOSFET控制电压拉低，截止停止工作。

当风门电机由于阻挡而发生堵转时，电机等效于纯阻性负载，流过电机供电线的电流增大，此电流通过采样第十二电阻R12转化为电压量，经过第一运算放大器放大适当倍数，反馈给CPU处理器做判断，暂停控制输出，记录此时电机位置，达到定位电机位置的目的。

Claims (4)

1.一种两相步进电机控制电路，其特征在于，包括依次连接的控制模块、驱动保护模块、堵转检测模块。

2.根据权利要求1所述的一种两相步进电机控制电路，其特征在于，所述的控制模块包括四组达林顿阵列，其中每组达林顿阵列包括NPN型三极管Qa、PNP型三极管Qb；

所述的NPN型三极管Qa设有基极、发射极、集电极，其基极为输入端，发射极接地；

所述的PNP型三极管Qb设有基极、发射极、集电极，其基极与NPN型三极管Qa的集电极连接，其发射极与外部电源连接，其集电极与驱动保护模块的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种两相步进电机控制电路，其特征在于，所述的驱动保护模块包括四组单独的驱动保护单元，其中每个驱动保护单元包括MOSFET、NPN型三极管Qc、PNP型三极管Qd、电阻Ra、电阻Rb、电阻Rc、稳压管Da；

所述的MOSFET包括栅极、漏极、源极，其栅极通过电阻Ra与控制模块的输出端连接，其漏极通过电阻Rc与步进电机线圈连接，其源极接地；

所述的NPN型三极管Qc包括基极、发射极、集电极，其发射极接地，其集电极与稳压管Da的负极连接；

所述的PNP型三极管Qd包括基极、发射极、集电极，其基极与MOSFET的漏极连接，其发射极与步进电机线圈连接，其集电极与NPN型三极管Qc的基极连接；

所述的稳压管Da的正极接地，所述的稳压管Da的负极与MOSFET的栅极连接；所述的电阻Rb接在稳压管Da两端。

4.根据权利要求1所述的一种两相步进电机控制电路，其特征在于，所述的堵转检测模块包括运算放大器、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16；

所述的运算放大器的反向输入端依次通过电阻R13、电阻R12与步进电机线圈连接，所述的运算放大器的同向输入端通过电阻R14与步进电机线圈连接，所述的运算放大器的输出端通过电阻R16与运算放大器的反向输入端连接；所述的电阻R15一端与运算放大器的同向输入端连接，另一端接地。

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