CN216291975U - 一种步进电机驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及驱动技术领域，目的在于提供一种步进电机驱动器，解决现有的散热翅片导热性不足的问题。采用的技术方案为：一种步进电机驱动器，包括机盒以及设置在机盒内的电路板，所述机盒的两侧插设有若干呈L形的热管，所述热管的冷却段位于机盒的外部，所述机盒的两侧连接有翅片，所述热管的冷却段与翅片相接触，所述热管的蒸发段与电路板相接触。本实用新型利用热管能够快速将机盒内部电路板产生的热量快速传递出，避免了热量的淤积，能快速降低机盒内部的温度，结构简单、实用性强。

Description

一种步进电机驱动器

技术领域

本实用新型涉及驱动技术领域，具体涉及一种步进电机驱动器。

背景技术

步进电机驱动器是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。

步进电机驱动器在实际应用中有以下注意事项：步进电机驱动器本身是发热单元，温度升高对其的可靠性和稳定性的影响非常大；通常驱动器的可靠工作温度在60℃以内，如果温升过高需要降低电机的工作电流或者对其进行主动散热，减低电流的方式会影响步进电机的工作效率；因此主动散热是驱动器控制温度的可靠方式。

现有技术中通常在驱动器的侧面安装散热翅片，散热翅片具有导热性，能将驱动器内部的热量带走，在于空气进行热交换，实现温度控制；在必要时还需在驱动器处安装风扇，强制散热，保证驱动器在可靠工作温度范围内工作。

目前散热翅片通常是铝材料或者铜材料，其导热性能有限，驱动器内部的热量易出现淤积状况，导致驱动器内部的热量不能快速传递出来。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种步进电机驱动器，解决现有的散热翅片导热性不足的问题。

为实现上述实用新型目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种步进电机驱动器，包括机盒以及设置在机盒内的电路板，所述机盒的两侧插设有若干呈L形的热管，所述热管的冷却段位于机盒的外部，所述机盒的两侧连接有翅片，所述热管的冷却段与翅片相接触，所述热管的蒸发段与电路板相接触。

优选地，所述机盒的内部设有导热板，所述热管的蒸发段插设在导热板内，所述电路板安装在导热板上。

优选地，所述导热板与电路板接触的表面上设有凹槽，所述凹槽内填充有导热硅脂，所述导热板上设有用于密封凹槽的弹性膜。

优选地，所述翅片上设有若干通孔，所述通孔的半径小于翅片的厚度。

优选地，所述机盒的侧壁上还设有若干接口。

优选地，所述电路板上搭载有控制电路，所述控制电路包括处理器、电源电路、信号输入电路、采样电路、保护电路、驱动电路和通信电路，所述电源电路为驱动器提供工作电源，所述信号输入电路、采样电路、保护电路、驱动电路和通信电路均与处理器相连。

优选地，所述控制电路还包括按键电路、指示电路，所述按键电路、指示电路均与处理器相连。

本实用新型的有益效果集中体现在：

1、本实用新型利用热管能够快速将机盒内部电路板产生的热量快速传递出，避免了热量的淤积，能快速降低机盒内部的温度，结构简单、实用性强。

附图说明

图1是本实用新型机盒外部结构示意图；

图2是本实用新型机盒内部结构示意图；

图3是本实用新型控制电路框图；

图4是本实用新型的信号输入电路框图；

图5是本实用新型信号输入自调节电路原理图；

图6是本实用新型整形电路原理图；

图例说明：1、机盒；2、电路板；3、热管；4、翅片；5、导热板；6、凹槽；7、导热硅脂；8、弹性膜；9、通孔；10、接口。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1-2所示，一种步进电机驱动器，包括机盒1以及设置在机盒1内的电路板2，所述机盒1的两侧插设有若干呈L形的热管3，可以在盒体上设置插孔，热管3插设在插孔内；在本实施例中由管壳、吸液芯和端盖组成，热管3根据安装位置可分为冷却段和蒸发段，蒸发段内的工作液吸热变成气态，气态在冷却段放热转换为工作液，冷却段的工作液由吸液芯自动回流到蒸发段，形成一个闭合循环，从而将大量的热量传递到冷却段，能快速降低驱动器内部的热量；并且热管3的冷却段的工作液可依靠重力的作用、以及吸液芯的作用流回到蒸发段，因此该驱动器能适应多种不同位置的安装状态，例如水平安装、或者竖直安装等，所述热管3的冷却段位于机盒1的外部，所述机盒1的两侧连接有翅片4，所述热管3的冷却段与翅片4相接触，所述热管3的蒸发段与电路板2相接触，热管3的冷却段上的热量通过与翅片4相接触，热量传递到翅片4上再与空气进行热交换。

进一步地，为了提高翅片4与空气的接触面积，所述翅片4上设有若干通孔9，所述通孔9的半径小于翅片4的厚度。

进一步地，由于热管3与电路板2的接触面积有限，因此在所述机盒1的内部设有导热板5，如图2所示，导热板5采用铝、铜等导热材料，所述热管3的蒸发段插设在导热板5内，所述电路板2安装在导热板5上；由于导热板5直接与电路板2接触后，会与电路板2上的管脚接触，而出现电路板2接触短路等状况，因此在导热板5上设置一侧弹性薄膜，弹性模块具有绝缘性和韧性，同时也能避免电路板2上的管脚刺破薄膜。并且电路板2上具有芯片等器件，电路板2高低不平；为了能够使导热板5能够与电路板2充分接触，因此在所述导热板5与电路板2接触的表面上设有凹槽6，所述凹槽6内填充有导热硅脂7，所述导热板5上设有用于密封凹槽6的弹性膜8，因此电路板2上的凸起器件能够压入到凹槽6内与导热硅脂7相接触，提高了热交换效率。

进一步地，在本实施例中电路板2上搭载有控制电路，如图3所示，所述控制电路包括处理器、电源电路、信号输入电路、采样电路、保护电路、驱动电路和通信电路，所述电源电路为驱动器提供工作电源，所述信号输入电路、采样电路、保护电路、驱动电路和通信电路均与处理器相连。

其中处理器有优选采用MC56F84442模块，该模块含有丰富的外设单元，灵活的脉宽调制器用于电机驱动信号的控制；两个独立的12位模数转换器(ADC)，一路用于电流采样，一路用于电压采样，ADC转换可以通过连接到内部交叉开关模块的任何模块进行同步，例如PWM，定时器，GPIO和比较器模块，这样可以准确地控制实现采样及时。

采集电路用于采集电压信号和电流信号，保护电路用于过流、过压保护，驱动电路用于驱动步进电机转动；通信电路采用串行通信接口10模块，单路高速小体积CAN隔离收发模块系列TD301MCAN/TD501MCAN，主要功能是将TTL/CMOS电平转换为CAN总线的差分电平，实现信号隔离；是一款集成电源隔离，信号隔离，CAN收发器和总线保护于一体的CAN总线收发模块。

同时，所述控制电路还包括按键电路、指示电路，所述按键电路、指示电路均与处理器相连；而按键、驱动电路的输入接口10、信号输入电路的输入接口10均设置在机盒1的侧壁上。

对于信号输入电路，如图4-6所示，具体包括信号输入自调节电路、光耦隔离电路、整形电路，所述信号输入自调节电路的输出端与光耦隔离电路输入端相连，所述光耦隔离电路的输出端与整形电路的输入端相连；本信号输入自调节电路可适应+5V至+24V的步进电机驱动电压信号，无需根据每个不同的电压信号设计对应的限流电路，简化了电路结构以及接线结构，该电路更加简单、应用操作更便捷。其次，输出信号经过整形电路进行整形，输出信号更可靠。

对于信号输入自调节电路，具体地如图5所示，其包括电阻R15、电阻R16、电阻R11、三极管Q5、三极管Q6、电容C7；其中三极管Q5、三极管Q6均采用NPN三极管；

所述电阻R15的二脚分别与电容C7的一脚、电阻R16的一脚相连，所述电阻R16的二脚分别与三极管Q5的基极、三极管Q6的集电极相连；

所述三极管Q5的发射极分别与三极管Q6的基极、电阻R11的一脚相连，所述三极管Q6的发射极分别与电容C7的二脚、电阻R11的二脚相连；

所述电阻R15的二脚、三极管Q5的集电极均与光耦隔离电路的输出端相连；

所述电阻R16的一脚为信号输入的正极，所述电容C7的二脚为信号输入的负极，信号输入端可以直接与不同电压的信号输入装置相连。

进一步地，所述光耦隔离电路包括隔离芯片U2、电阻R13、电阻R12、电容C8、电容C9，在本实施例中隔离芯片U2优选采用TL185GB；

所述隔离芯片U2的输入正极与电阻R16的二脚相连，输入负极与三极管Q5的集电极相连；

所述隔离芯片U2的输出正极分别与电阻R13的一脚、电阻R12的一脚相连，所述电阻R13的二脚接电源正极并与电容C8的一脚相连，所述电阻R12的二脚分别与电容C9的一脚、整形电路的输入端相连；在本实施例中电源正极根据单片机所需的电压进行提供，在此优选采用3.3V的电源，驱动电压信号通过隔离芯片U2进行隔离，隔离芯片的输入侧是驱动器的驱动信号，为高电压、高电流信号；隔离芯片的输出侧是恒流、恒压信号，提高了电路的通用性。

所述隔离芯片U的输出负极、电容C8的二脚、电容C9的二脚均接地。

进一步地，如图6所示，所述整形电路包括第一反相触发器U13C、第二反相触发器U13D、电阻R14；

所述第一反相触发器U13C的输入端与电阻R12的二脚相连，所述第一反相触发器U13C的输出端与第二反相触发器U13D的输入端相连，所述第二反相触发器U13D的输出端与电阻R14的一脚相连，所述电阻R14的二脚接电源正极，第二反相触发器U13D的输出端与处理器的输入端口相连；在本实施例中第一反相触发器和第二反相触发器均采用六反相斯密特触发器74HC14；未有输入信号时，光耦芯片的4号引脚通过R13上拉到高电平；有输入信号时，光耦导通后，4号引脚电平被拉低，R12为限流电阻R，C9可以决定输入信号的响应频率的范围，电容C9值越小，可响应的信号的频率的范围越高。然后信号流入反相斯密特触发器，经过两次反向整形后输出可靠的信号，然后输入到单片机，进行数据处理。

需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。

Claims (7)

1.一种步进电机驱动器，包括机盒(1)以及设置在机盒(1)内的电路板(2)，其特征在于：所述机盒(1)的两侧插设有若干呈L形的热管(3)，所述热管(3)的冷却段位于机盒(1)的外部，所述机盒(1)的两侧连接有翅片(4)，所述热管(3)的冷却段与翅片(4)相接触，所述热管(3)的蒸发段与电路板(2)相接触。

2.根据权利要求1所述的一种步进电机驱动器，其特征在于：所述机盒(1)的内部设有导热板(5)，所述热管(3)的蒸发段插设在导热板(5)内，所述电路板(2)安装在导热板(5)上。

3.根据权利要求2所述的一种步进电机驱动器，其特征在于：所述导热板(5)与电路板(2)接触的表面上设有凹槽(6)，所述凹槽(6)内填充有导热硅脂(7)，所述导热板(5)上设有用于密封凹槽(6)的弹性膜(8)。

4.根据权利要求3所述的一种步进电机驱动器，其特征在于：所述翅片(4)上设有若干通孔(9)，所述通孔(9)的半径小于翅片(4)的厚度。

5.根据权利要求1所述的一种步进电机驱动器，其特征在于：所述机盒(1)的侧壁上还设有若干接口(10)。

6.根据权利要求1所述的一种步进电机驱动器，其特征在于：所述电路板(2)上搭载有控制电路，所述控制电路包括处理器、电源电路、信号输入电路、采样电路、保护电路、驱动电路和通信电路，所述电源电路为驱动器提供工作电源，所述信号输入电路、采样电路、保护电路、驱动电路和通信电路均与处理器相连。

7.根据权利要求6所述的一种步进电机驱动器，其特征在于：所述控制电路还包括按键电路、指示电路，所述按键电路、指示电路均与处理器相连。

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