CN203278733U

CN203278733U - 步进电机的驱动电路及步进电机的控制系统

Info

Publication number: CN203278733U
Application number: CN 201320255878
Authority: CN
Inventors: 李明松
Original assignee: Guangdong Midea Refrigeration Equipment Co Ltd
Current assignee: GD Midea Air Conditioning Equipment Co Ltd
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2023-05-10

Abstract

本实用新型提出一种步进电机的驱动电路，其包括：第一驱动芯片，第一驱动芯片与步进电机的第一绕组的两端分别相连；第二驱动芯片，第二驱动芯片与步进电机的第二绕组的两端分别相连；其中，第一绕组的公共端和第二绕组的公共端相连后分别与第一驱动芯片和第二驱动芯片相连，第一驱动芯片和第二驱动芯片根据控制节拍控制步进电机。本实用新型通过两个驱动芯片控制步进电机工作，且每个驱动芯片只输出单路的驱动电流给步进电机，从而可以有效避免因驱动芯片输出电流不足而引起步进电机工作不正常的问题，降低驱动芯片的过流损坏率，提高驱动电路的可靠性。本实用新型还提出一种步进电机的控制系统。

Description

步进电机的驱动电路及步进电机的控制系统

技术领域

本实用新型涉及步进电机的控制技术领域，特别涉及一种步进电机的驱动电路及具有该驱动电路的步进电机的控制系统。

背景技术

目前，常用的四相八拍步进电机内部包括两个绕组和一个公共端，并且四相八拍步进电机一般由单个驱动芯片来驱动。在目前的四相八拍步进电机中应用较为广泛的驱动芯片的型号为ULN2003，即集成达林顿管的驱动IC（Integrated Circuit，集成电路）。具体地，现有的步进电机的驱动电路将步进电机的四路用一颗ULN2003来驱动，也就是说，步进电机的两个绕组的控制端分别由ULN2003的四路控制口驱动。此类驱动电路在步进电机驱动的八个节拍中，有四拍时ULN2003有两路通道是同时导通，但ULN2003能提供的总电流是有限的，如ULN2003输出的总电流不能超过500mA，当步进电机需要输出的电流超过ULN2003的总输出电流时，会使ULN2003驱动芯片引起过流损坏，同时由于步进电机的输入电流受限制，从而引起步进电机的扭矩受限，导致步进电机工作不正常。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少从一定程度上解决上述的技术问题。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种步进电机的驱动电路，该驱动电路能够有效避免因驱动芯片输出电流不足而引起步进电机工作不正常的问题，降低驱动芯片的过流损坏率，提高驱动电路的可靠性。本实用新型的另一个目的在于提出一种步进电机的控制系统。

为达到上述目的，本实用新型一方面提出的步进电机的驱动电路，包括：第一驱动芯片，所述第一驱动芯片与步进电机的第一绕组的两端分别相连；第二驱动芯片，所述第二驱动芯片与所述步进电机的第二绕组的两端分别相连；其中，所述第一绕组的公共端和所述第二绕组的公共端相连后分别与所述第一驱动芯片和所述第二驱动芯片相连，所述第一驱动芯片和所述第二驱动芯片根据控制节拍控制所述步进电机。

根据本实用新型提出的步进电机的驱动电路，通过两个驱动芯片根据控制节拍控制步进电机工作，并且每个驱动芯片只输出单路的驱动电流给步进电机，从而可以有效避免因驱动芯片输出电流不足而引起步进电机工作不正常的问题，降低驱动芯片的过流损坏率，提高驱动电路的可靠性。

其中，所述第一驱动芯片具有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与所述第一绕组的一端相连，所述第二输出端与所述第一绕组的另一端相连，所述第一驱动芯片通过所述第一输出端或所述第二输出端输出驱动电流。

并且，所述第二驱动芯片具有第三输出端和第四输出端，所述第三输出端与所述第二绕组的一端相连，所述第四输出端与所述第二绕组的另一端相连，所述第二驱动芯片通过所述第三输出端或所述第四输出端输出驱动电流。

进一步地，所述第一驱动芯片还包括第一电源端，所述第二驱动芯片还包括第二电源端，所述第一电源端和所述第二电源端相连后与所述第一绕组的公共端和所述第二绕组的公共端分别相连。

优选地，所述第一驱动芯片和所述第二驱动芯片为集成达林顿管的驱动IC。

为达到上述目的，本实用新型进一步提出了一种步进电机的控制系统，其包括所述的步进电机的驱动电路。

根据本实用新型提出的步进电机的控制系统，通过驱动电路中的两个驱动芯片根据控制节拍控制步进电机工作，并且每个驱动芯片只输出单路的驱动电流给步进电机，从而可以有效避免因驱动芯片输出电流不足而引起步进电机工作不正常的问题，降低驱动芯片的过流损坏率，延长了驱动芯片的使用寿命，提高控制系统的可靠性。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为常用的四相八拍步进电机接线图；

图2为常用的四相八拍步进电机的控制逻辑；

图3为现有的四相八拍步进电机的驱动电路的示意图；以及

图4为根据本实用新型实施例的步进电机的驱动电路的示意图。

附图标记：

A绕组、B绕组，步进电机M0，公共端O，A绕组的控制端A1和控制端A2，B绕组的控制端B1和控制端B2，驱动芯片IC1 2003，步进电机M1，第一驱动芯片100、第二驱动芯片200，第一输出端101～第四输出端104，第一电源端110和第二电源端120。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参照下面的描述和附图，将清楚本实用新型的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本实用新型的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本实用新型的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本实用新型的实施例的范围不受此限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

已知的是，常用的四相八拍步进电机的接线图如图1所示，该四相八拍步进电机M0内部包括两个绕组和一个公共端O。两个绕组分别为A绕组、B绕组，其中，A绕组包括A1和A2两个控制端；B绕组包括B1和B2两个控制端。其中，如下表1所示，接线端序号分别为O、A1、B1、A2、B2，对应的导线颜色分别为红、橙、黄、粉、蓝。

表1

步进电机M0工作时，一般按照图2所示的控制节拍逐次通电，步进电机M0进行工作。图3为现有的四相八拍步进电机的驱动电路的示意图，如图3所示，现有的四相八拍步进电机的驱动电路包括步进电机M1、驱动芯片IC1 2003。其中，步进电机M1的A、B两路绕组都接于驱动芯片IC12003，A、B两路绕组的控制端分别由驱动芯片IC1 2003的四路控制口驱动。

具体地，结合图2和图3，当步进电机M1工作在第一节拍时，驱动芯片IC1 2003的OUT1通道导通，步进电机M1的控制端A1通电；当步进电机M1工作在第二节拍时，驱动芯片IC1 2003的OUT1通道和OUT2通道导通，步进电机M1的控制端A1和控制端B1通电；当步进电机M1工作在第三节拍时，驱动芯片IC1 2003的OUT2通道导通，步进电机M1的控制端B1通电；当步进电机M1工作在第四节拍时，驱动芯片IC1 2003的OUT2通道和OUT3通道导通，步进电机M1的控制端B1和控制端A2通电，如此循环，使步进电机M1工作。可以看出，在步进电机M1驱动的八个节拍中，有四拍时驱动芯片IC1 2003是有两路通道是同时导通，但驱动芯片IC1 2003能同时提供的总电流是有限的，驱动芯片IC1 2003例如ULN2003即集成达林顿管的驱动IC输出的总电流不能超过500mA，当步进电机M1需要输出的电流超过驱动芯片IC1 2003的总输出电流时，会使驱动芯片IC1 2003引起过流损坏，同时由于步进电机M1的输入电流受限制，从而引起步进电机M1的扭矩受限，导致步进电机M1工作不正常。

下面参照附图对本实用新型实施例提出的步进电机的驱动电路及步进电机的控制系统进行描述。

首先对本实用新型实施例提出的步进电机的驱动电路进行描述。图4为根据本实用新型实施例的步进电机的驱动电路的示意图。

如图4所示，本实用新型实施例的步进电机的驱动电路包括第一驱动芯片100、第二驱动芯片200。第一驱动芯片100与步进电机M1的第一绕组（即A绕组）的两端分别相连；第二驱动芯片200，第二驱动芯片200与步进电机M1的第二绕组（即B绕组）的两端分别相连；其中，第一绕组（即A绕组）的公共端和第二绕组（即B绕组）的公共端相连后分别与第一驱动芯片100和第二驱动芯片200相连，第一驱动芯片100和第二驱动芯片200根据控制节拍控制步进电机M1。

也就是说，在本实施例中，第一驱动芯片100与A绕组的控制端A1和控制端A2相连，第二驱动芯片200与B绕组的控制端B1和控制端B2相连，A绕组、B绕组与步进电机M1的公共端O相连分别与第一驱动芯片100和第二驱动芯片200相连，其中，控制节拍可以参照图2所示的常用的四相八拍步进电机的控制逻辑，例如由微控制器MCU通过MCU_CONR1、MCU_CONR2和MCU_CONR3、MCU_CONR4管脚分别输入到第一驱动芯片100和第二驱动芯片200。

其中，在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，第一驱动芯片100具有第一输出端101和第二输出端102，第一输出端101和第一绕组（即A绕组）的一端相连，第二输出端102与第一绕组（即A绕组）的另一端相连，第一驱动芯片100通过第一输出端101或第二输出端102输出驱动电流。并且，第二驱动芯片200具有第三输出端103和第二输出端104，第三输出端103与第二绕组（即B绕组）的一端相连，第四输出端104与第二绕组（即B绕组）的另一端相连，第二驱动芯片200通过第三输出端103或第四输出端104输出驱动电流。

也就是说，步进电机M1的第一绕组（即A绕组）的两路控制端接到第一驱动芯片100的输出端，步进电机M1的第二绕组（即B绕组）的两路控制端连接到第二驱动芯片200的输出端，第一驱动芯片100和第二驱动芯片200的输出端根据控制节拍输出驱动电流以控制步进电机M1工作。

在本实施例中，第一驱动芯片100还包括第一电源端110，第二驱动芯片200还包括第二电源端120，第一电源端110和第二电源端120相连后与第一绕组（即A绕组）的公共端和第二绕组（即B绕组）的公共端分别相连，即第一电源端110和第二电源端120相连后与步进电机M1的公共端O相连。

优选地，在本实用新型的一个具体示例中，第一驱动芯片100和第二驱动芯片200为集成达林顿管的驱动IC，即ULN2003。

具体地，在本实用新型的实施例中，上述的步进电机的驱动电路的工作原理为：

当步进电机M1工作在第一节拍时，当步进电机M1工作在第一节拍时，第一驱动芯片100的第一输出端101通道工作，A绕组的控制端A1通电；当步进电机M1运行第二节拍时，第一驱动芯片100的第一输出端101通道工作，使A绕组的控制端A1通电，第二驱动芯片200的第三输出端103通道工作，使B绕组的控制端B1通电；当步进电机M1工作在第三节拍时，第一驱动芯片100不工作，第二驱动芯片200的第三输出端103通道工作，使B绕组的控制端B1通电；当步进电机M1工作在第四节拍时，第二驱动芯片200的第三输出端103通道工作，使B绕组的控制端B1通电，第一驱动芯片100的第四输出端104通道工作，使A绕组的控制端A2通电；如此循环，第一驱动芯片100、第二驱动芯片200交替工作，但第一驱动芯片100的两路通道在任一节拍都不会同时输出，第二驱动芯片200的两路通道也不会在任一节拍同时输出，即每个驱动芯片只输出单路的驱动电流给步进电机M1，如此就相当于减小了ULN2003驱动芯片的工作电流，也即与图3所示的现有的步进电机的驱动电路相比，可以增大步进电机M1的工作电流，增大扭矩。

根据本实用新型实施例提出的步进电机的驱动电路，通过两个驱动芯片根据控制节拍控制步进电机工作，并且每个驱动芯片只输出单路的驱动电流给步进电机，减小了驱动芯片的工作电流，增大步进电机的工作电流，增大扭矩，从而可以有效避免因驱动芯片输出电流不足而引起步进电机工作不正常的问题，降低驱动芯片的过流损坏率，提高驱动电路的可靠性。

可以理解的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，上述的步进电机的驱动电路包括两个驱动芯片，上述的步进电机的驱动电路还可以包括两个以上驱动芯片，驱动芯片输出管脚连接步进电机的相应控制管脚，当驱动芯片输出驱动电流给步进电机时，每个驱动芯片只输出单路的驱动电流给步进电机。

下面对本实用新型进一步实施例提出的步进电机的控制系统进行描述。

本实用新型实施例提出的步进电机的控制系统包括上述的步进电机的驱动电路。

根据本实用新型实施例提出的步进电机的控制系统，通过驱动电路中的两个驱动芯片根据控制节拍控制步进电机工作，并且每个驱动芯片只输出单路的驱动电流给步进电机，减小了驱动芯片的工作电流，增大步进电机的工作电流，增大扭矩，从而可以有效避免因驱动芯片输出电流不足而引起步进电机工作不正常的问题，降低驱动芯片的过流损坏率，提高控制系统的可靠性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims

1.一种步进电机的驱动电路，其特征在于，包括：

第一驱动芯片，所述第一驱动芯片与步进电机的第一绕组的两端分别相连；

第二驱动芯片，所述第二驱动芯片与所述步进电机的第二绕组的两端分别相连；

其中，所述第一绕组的公共端和所述第二绕组的公共端相连后分别与所述第一驱动芯片和所述第二驱动芯片相连，所述第一驱动芯片和所述第二驱动芯片根据控制节拍控制所述步进电机。

2.如权利要求1所述的步进电机的驱动电路，其特征在于，所述第一驱动芯片具有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与所述第一绕组的一端相连，所述第二输出端与所述第一绕组的另一端相连，所述第一驱动芯片通过所述第一输出端或所述第二输出端输出驱动电流。

3.如权利要求1所述的步进电机的驱动电路，其特征在于，所述第二驱动芯片具有第三输出端和第四输出端，所述第三输出端与所述第二绕组的一端相连，所述第四输出端与所述第二绕组的另一端相连，所述第二驱动芯片通过所述第三输出端或所述第四输出端输出驱动电流。

4.如权利要求1所述的步进电机的驱动电路，其特征在于，所述第一驱动芯片还包括第一电源端，所述第二驱动芯片还包括第二电源端，所述第一电源端和所述第二电源端相连后与所述第一绕组的公共端和所述第二绕组的公共端分别相连。

5.如权利要求1-4任一项所述的步进电机的驱动电路，其特征在于，所述第一驱动芯片和所述第二驱动芯片为集成达林顿管的驱动IC。

6.一种步进电机的控制系统，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的步进电机的驱动电路。