最近用于步进电机的驱动 IC 已经小型化。由于开关元件 (FET) 的特性得到改善,因此通过降低导通电阻来抑制发热量。还增加了各种功能来驱动 IC,使其更易于使用。
本节介绍步进电机驱动 IC 的基本部分。
电机驱动电路的分类
需要驱动电路来操作步进电机。
电机驱动有单极和双极两种驱动方式,流过电机的电流有两种控制方式:恒压和恒流。
组合包括:
[A] 单极恒压驱动器
[B] 双极恒压驱动器
[C] 单极恒流驱动器
[D] 双极恒流驱动器
等等。
在上述恒压驱动器 [A] 和 [B] 中,根据欧姆定律,流经电机 [I] 的电流由电机线圈的电阻分量 [R] 和施加到电机的电压 [V] 决定. *1
上述恒压驱动器 [A] 和 [B] 具有简单的电路配置。但是,由于电流值是固定的,因此电机特性(扭矩、响应性和发热)的变化并不是那么简单。 *2
在上面的恒流驱动器[C]和[D]中,电机电流容易变化,所以电机特性的变化比较简单。 *3 *4
此外,通过增加提供给电机的电压,高速时的响应性优于恒压驱动器。
上面的恒流驱动器[C]和[D]适合带出步进电机的特性,因此半导体制造商一直在将这些驱动器转换成他们的驱动IC。
*1除了电阻成分,还有电感成分的影响。然而,在低速下,阻力分量占主导地位。
*2要显着改变特性,您需要改变电机本身或驱动电压。您可以通过调整再生电路的常数来进行微小的特性变化。
*3通过调整电流值可以改变特性。这时候就需要考虑电机发热。
*4在额定电流驱动中,大电流值被节流到所需值。因此,您需要选择电压或线圈电阻值,以便流过的电流大于所需电流。
【图解】单极驱动和双极驱动
单极 | 双极 |
通过将线圈对半使用,线圈的极性 (N/S) 会根据电流流动的方向进行切换。 ・开关元件少,时序简单。 ・电机线圈的使用效率低。 |
通过改变流向电机线圈的电流方向,可以切换线圈的极性 (N/S)。 ・开关元件多,时序复杂。 ・电机线圈使用效率高。 |
【图示】额定电压驱动和额定电流驱动
额定电压驱动 | 额定电流驱动 |
电机线圈的电阻分量 [R] 和电机施加电压 [V] 决定了电机电流 [I]。 ・电路构成简单。 ・电机以其基本特性运转。用于低速操作。 |
检测流过电机的电流 [I],并 通过开关元件将电流控制为恒定值。 ・电路配置比较复杂。 ・提高电机的特性。可以允许高速运行。 |
组合特点:[A] [B] [C] [D]
[A] 单极恒压驱动器 | [B] 双极恒压驱动器 | [C] 单极恒流驱动器 | [D] 双极恒流驱动器 |
・励磁控制:简单 ・线圈用量:一半 ・电路配置:简单 ・特性可变性:难 ・马达特性:基本 ・停止时难以抑制发热 |
・励磁控制:比较复杂 ・线圈用途:整体 ・电路配置:略复杂 ・特性可变性:难 ・马达特性:基本 ・停止时难以抑制发热 |
・励磁控制:简单 ・线圈用量:一半 ・电路配置:复杂 ・特征可变性:简单 ・电机特性:改进 ・可抑制停止时的发热 |
・励磁控制:比较复杂 ・线圈用途:整体 ・电路配置:复杂 ・特征可变性:简单 ・电机特性:改进 ・可抑制停止时的发热 |
适用于需要较少电机特性的低成本应用。 【操作特点】 低速运行 |
由于其电路配置复杂,在日本并未广泛使用。 【操作特点】 低速和中扭矩运行 |
通过使用 IC,电路配置和可控性得到改善。有效利用电机特性。 【操作特点】 高速和中扭矩运行 |
通过转换为IC,提高了电路配置和可控性。有效利用电机特性。 【操作特点】 中速高扭矩运行 |
* NPM的司机阵容:
单极恒压驱动器 [AD1111、AD1131]
单极恒流驱动器 [AD1231]
双极恒流驱动器 [AD1431]