本實(shí)用新型涉及電子信息技術(shù)、消費(fèi)電子技術(shù)等領(lǐng)域，具體的說，是一種采用H橋技術(shù)設(shè)計(jì)的電機(jī)驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制電機(jī)，是現(xiàn)代數(shù)字程序控制系統(tǒng)中的主要執(zhí)行元件，應(yīng)用極為廣泛。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。
步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器。
雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能像普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。
電子技術(shù)是根據(jù)電子學(xué)的原理，運(yùn)用電子元器件設(shè)計(jì)和制造某種特定功能的電路以解決實(shí)際問題的科學(xué)，包括信息電子技術(shù)和電力電子技術(shù)兩大分支。信息電子技術(shù)包括Analog(模擬)電子技術(shù)和Digital(數(shù)字)電子技術(shù)。電子技術(shù)是對電子信號進(jìn)行處理的技術(shù)，處理的方式主要有：信號的發(fā)生、放大、濾波、轉(zhuǎn)換。
電子技術(shù)是十九世紀(jì)末、二十世紀(jì)初開始發(fā)展起來的新興技術(shù)，二十世紀(jì)發(fā)展最迅速，應(yīng)用最廣泛，成為近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。在十八世紀(jì)末和十九世紀(jì)初的這個(gè)時(shí)期，由于生產(chǎn)發(fā)展的需要，在電磁現(xiàn)象方面的研究工作發(fā)展得很快。1895年，荷蘭物理學(xué)家亨得里克·安頓·洛倫茲假定了電子存在。1897年，英國物理學(xué)家湯姆遜(J.J.Thompson)用試驗(yàn)找出了電子。1904年，英國人J.A.Fleming發(fā)明了最簡單的二極管(diode或valve)，用于檢測微弱的無線電信號。1906年，L.D.Forest在二極管中安上了第三個(gè)電極(柵極，grid)發(fā)明了具有放大作用的三極管，這是電子學(xué)早期歷史中最重要的里程碑。1948年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的幾位研究人員發(fā)明晶體管。1958年集成電路的第一個(gè)樣品見諸于世。集成電路的出現(xiàn)和應(yīng)用，標(biāo)志著電子技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)新的階段。
電子技術(shù)研究的是電子器件及其電子器件構(gòu)成的電路的應(yīng)用。半導(dǎo)體器件是構(gòu)成各種分立、集成電子電路最基本的元器件。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種新型半導(dǎo)體器件層出不窮?，F(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向，是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué)，向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代，并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件，表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用H橋技術(shù)設(shè)計(jì)的電機(jī)驅(qū)動電路，能夠?qū)崿F(xiàn)雙極性的電機(jī)驅(qū)動，在提高電源電壓的基礎(chǔ)上改進(jìn)步進(jìn)電機(jī)的頻率特性。
本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種采用H橋技術(shù)設(shè)計(jì)的電機(jī)驅(qū)動電路，設(shè)置有電機(jī)線圈控制電路、A相輸入電路、B相輸入電路及保護(hù)電路，所述A相輸入電路和B相輸入電路皆與電機(jī)線圈控制電路相連接，所述保護(hù)電路連接電機(jī)線圈控制電路，在所述電機(jī)線圈控制電路內(nèi)設(shè)置有電機(jī)AB相繞組L、場效應(yīng)管VT1、場效應(yīng)管VT2、場效應(yīng)管VT3、場效應(yīng)管VT4、二極管D6、二極管D7、二極管D9、二極管D10、二極管D11、二極管D12、二極管D13、二極管D14，所述場效應(yīng)管VT1的源極通過二極管D6連接電機(jī)AB相繞組L的A相端，A相端通過二極管D7與場效應(yīng)管VT2的漏極相連接，場效應(yīng)管VT2的源極與場效應(yīng)管VT4的源極相連接且接地，場效應(yīng)管VT4的漏極通過二極管D14連接電機(jī)AB相繞組L的B相端，B相端通過二極管D13與場效應(yīng)管VT3的源極相連接，場效應(yīng)管VT3的漏極與場效應(yīng)管VT1的漏極相連接；所述二極管D9的正極及二極管D10的負(fù)極皆連接A相端，二極管D9的負(fù)極與二極管D11的負(fù)極相連接，二極管D11的正極連接B相端，B相端連接二極管D12的負(fù)極，二極管D12的正極與二極管D10的正極相連接且接地；場效應(yīng)管VT1的柵極連接A相輸入電路，場效應(yīng)管VT2的柵極和場效應(yīng)管VT4的柵極皆與保護(hù)電路相連接，場效應(yīng)管VT3的柵極連接B相輸入電路。
進(jìn)一步的為更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：在所述A相輸入電路內(nèi)設(shè)置有二極管D1、電阻R1、晶體管V2、電位器W1、電阻R3、晶體管V1、二極管D2、電阻R6、位移桿D3，所述二極管D1的負(fù)極通過電阻R1連接晶體管V2的基極，晶體管V2的集電極分別連接位移桿D3的負(fù)極、二極管D2的負(fù)極、電位器W1的第二固定端、晶體管V1的基極，電位器W1的第一固定端通過電阻R3連接晶體管V1的集電極，二極管D2的正極連接晶體管V1的發(fā)射極，晶體管V1的發(fā)射極通過電阻R6連接場效應(yīng)管VT1的柵極，穩(wěn)壓管D3的正極連接場效應(yīng)管VT1的源極，晶體管V2的發(fā)射極接地。
進(jìn)一步的為更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：在所述B相輸入電路內(nèi)設(shè)置有二極管D20、電阻R14、晶體管V4、晶體管V5、電位器W2、電阻R12、二極管D18、位移桿D16、電阻R9,二極管D20的負(fù)極通過電阻R14連接晶體管V4的基極，晶體管V4的發(fā)射極接地，晶體管V4的集電極分別于位移桿D16的負(fù)極、二極管D18的負(fù)極及晶體管V5的基極相連接，晶體管V5的發(fā)射極通過電阻R9連接場效應(yīng)管VT3的柵極，晶體管V5的集電極通過電阻R12連接電位器W2的第一固定端，電位器W2的第二固定端連接晶體管V5的基極；晶體管V5的發(fā)射極還連接二極管D18的正極，穩(wěn)壓管D16的正極連接場效應(yīng)管VT3的源極。
進(jìn)一步的為更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述保護(hù)電路包括用于對電機(jī)AB相繞組L的A相端保護(hù)的A相端保護(hù)電路和用于對電機(jī)AB相繞組L的B相端保護(hù)的B相端保護(hù)電路；在所述A相端保護(hù)電路內(nèi)設(shè)置有集電極開路器件U1、電阻R4、電阻R5、二極管D5、晶體管V3及穩(wěn)壓管D8，所述集電極開路器件U1的輸出端分別于晶體管V3的基極和二極管D5的負(fù)極相連接，二極管D5的正極連接晶體管V3的發(fā)射極，所述晶體管V3的基極連接電阻R5的第二端，電阻R5的第一端連接電阻R4的第一端，電阻R4的第二端連接晶體管V3的集電極，穩(wěn)壓管D8的負(fù)極連接場效應(yīng)管VT2的柵極，場效應(yīng)管VT2的源極連接穩(wěn)壓管D8的正極。
進(jìn)一步的為更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：在所述B相端保護(hù)電路內(nèi)設(shè)置有集電極開路器件U2、晶體管V6、電阻R10、電阻R11、二極管D17、穩(wěn)壓管D15，所述場效應(yīng)管VT4的源極連接穩(wěn)壓管D15的正極，穩(wěn)壓管D15的負(fù)極分別連接場效應(yīng)管VT4的柵極、二極管D17的正極和晶體管V6的發(fā)射極，晶體管V6的集電極連接電阻R10的第一端，電阻R10的第二端通過電阻R11分別連接晶體管V6的基極、集電極開路器件U2的輸出端及二極管D17的負(fù)極。
進(jìn)一步的為更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：在所述場效應(yīng)管VT1的柵極和源極之間還并聯(lián)有電阻R7，在所述場效應(yīng)管VT3的柵極和源極之間還并聯(lián)有電阻R8；所述二極管D6的負(fù)極與二極管D7的正極共接，所述二極管D13的負(fù)極和二極管D14的正極共接。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)雙極性的電機(jī)驅(qū)動，在提高電源電壓的基礎(chǔ)上改進(jìn)步進(jìn)電機(jī)的頻率特性。
本實(shí)用新型線路簡單，通過對電流前后沿的合理設(shè)計(jì)，降低了開關(guān)損耗，改善了電機(jī)的高頻特性，并具有多種保護(hù)功能，實(shí)際使用中效果良好。
本實(shí)用新型利用集電極開路器件來改善驅(qū)動電路的前后沿。
本實(shí)用新型用反并聯(lián)二極管(二極管D6、二極管D7、二極管、二極管D9、二極管D10、二極管D11、二極管D12、二極管D13和二極管D14)提供續(xù)流通路和遏制反向電流，保證電路的正常工作。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例1：
一種采用H橋技術(shù)設(shè)計(jì)的電機(jī)驅(qū)動電路，能夠?qū)崿F(xiàn)雙極性的電機(jī)驅(qū)動，在提高電源電壓的基礎(chǔ)上改進(jìn)步進(jìn)電機(jī)的頻率特性，如圖1所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：設(shè)置有電機(jī)線圈控制電路、A相輸入電路、B相輸入電路及保護(hù)電路，所述A相輸入電路和B相輸入電路皆與電機(jī)線圈控制電路相連接，所述保護(hù)電路連接電機(jī)線圈控制電路，在所述電機(jī)線圈控制電路內(nèi)設(shè)置有電機(jī)AB相繞組L、場效應(yīng)管VT1、場效應(yīng)管VT2、場效應(yīng)管VT3、場效應(yīng)管VT4、二極管D6、二極管D7、二極管D9、二極管D10、二極管D11、二極管D12、二極管D13、二極管D14，所述場效應(yīng)管VT1的源極通過二極管D6連接電機(jī)AB相繞組L的A相端，A相端通過二極管D7與場效應(yīng)管VT2的漏極相連接，場效應(yīng)管VT2的源極與場效應(yīng)管VT4的源極相連接且接地，場效應(yīng)管VT4的漏極通過二極管D14連接電機(jī)AB相繞組L的B相端，B相端通過二極管D13與場效應(yīng)管VT3的源極相連接，場效應(yīng)管VT3的漏極與場效應(yīng)管VT1的漏極相連接；所述二極管D9的正極及二極管D10的負(fù)極皆連接A相端，二極管D9的負(fù)極與二極管D11的負(fù)極相連接，二極管D11的正極連接B相端，B相端連接二極管D12的負(fù)極，二極管D12的正極與二極管D10的正極相連接且接地；場效應(yīng)管VT1的柵極連接A相輸入電路，場效應(yīng)管VT2的柵極和場效應(yīng)管VT4的柵極皆與保護(hù)電路相連接，場效應(yīng)管VT3的柵極連接B相輸入電路。
實(shí)施例2：
本實(shí)施例是在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，如圖1所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：在所述A相輸入電路內(nèi)設(shè)置有二極管D1、電阻R1、晶體管V2、電位器W1、電阻R3、晶體管V1、二極管D2、電阻R6、位移桿D3，所述二極管D1的負(fù)極通過電阻R1連接晶體管V2的基極，晶體管V2的集電極分別連接位移桿D3的負(fù)極、二極管D2的負(fù)極、電位器W1的第二固定端、晶體管V1的基極，電位器W1的第一固定端通過電阻R3連接晶體管V1的集電極，二極管D2的正極連接晶體管V1的發(fā)射極，晶體管V1的發(fā)射極通過電阻R6連接場效應(yīng)管VT1的柵極，穩(wěn)壓管D3的正極連接場效應(yīng)管VT1的源極，晶體管V2的發(fā)射極接地。
實(shí)施例3：
本實(shí)施例是在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，如圖1所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：在所述B相輸入電路內(nèi)設(shè)置有二極管D20、電阻R14、晶體管V4、晶體管V5、電位器W2、電阻R12、二極管D18、位移桿D16、電阻R9,二極管D20的負(fù)極通過電阻R14連接晶體管V4的基極，晶體管V4的發(fā)射極接地，晶體管V4的集電極分別于位移桿D16的負(fù)極、二極管D18的負(fù)極及晶體管V5的基極相連接，晶體管V5的發(fā)射極通過電阻R9連接場效應(yīng)管VT3的柵極，晶體管V5的集電極通過電阻R12連接電位器W2的第一固定端，電位器W2的第二固定端連接晶體管V5的基極；晶體管V5的發(fā)射極還連接二極管D18的正極，穩(wěn)壓管D16的正極連接場效應(yīng)管VT3的源極。
實(shí)施例4：
本實(shí)施例是在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，如圖1所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述保護(hù)電路包括用于對電機(jī)AB相繞組L的A相端保護(hù)的A相端保護(hù)電路和用于對電機(jī)AB相繞組L的B相端保護(hù)的B相端保護(hù)電路；在所述A相端保護(hù)電路內(nèi)設(shè)置有集電極開路器件U1、電阻R4、電阻R5、二極管D5、晶體管V3及穩(wěn)壓管D8，所述集電極開路器件U1的輸出端分別于晶體管V3的基極和二極管D5的負(fù)極相連接，二極管D5的正極連接晶體管V3的發(fā)射極，所述晶體管V3的基極連接電阻R5的第二端，電阻R5的第一端連接電阻R4的第一端，電阻R4的第二端連接晶體管V3的集電極，穩(wěn)壓管D8的負(fù)極連接場效應(yīng)管VT2的柵極，場效應(yīng)管VT2的源極連接穩(wěn)壓管D8的正極。
實(shí)施例5：
本實(shí)施例是在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，如圖1所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：在所述B相端保護(hù)電路內(nèi)設(shè)置有集電極開路器件U2、晶體管V6、電阻R10、電阻R11、二極管D17、穩(wěn)壓管D15，所述場效應(yīng)管VT4的源極連接穩(wěn)壓管D15的正極，穩(wěn)壓管D15的負(fù)極分別連接場效應(yīng)管VT4的柵極、二極管D17的正極和晶體管V6的發(fā)射極，晶體管V6的集電極連接電阻R10的第一端，電阻R10的第二端通過電阻R11分別連接晶體管V6的基極、集電極開路器件U2的輸出端及二極管D17的負(fù)極。
實(shí)施例6：
本實(shí)施例是在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，如圖1所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：在所述場效應(yīng)管VT1的柵極和源極之間還并聯(lián)有電阻R7，在所述場效應(yīng)管VT3的柵極和源極之間還并聯(lián)有電阻R8；所述二極管D6的負(fù)極與二極管D7的正極共接，所述二極管D13的負(fù)極和二極管D14的正極共接。
在使用時(shí)，由于功率MOSFET管(場效應(yīng)管VT1、場效應(yīng)管VT2、場效應(yīng)管VT3、場效應(yīng)管VT4)柵極電容的存在，對該管的驅(qū)動電流實(shí)際表現(xiàn)為對柵極電容的充、放電。極間電容越大，在開關(guān)驅(qū)動中所需的驅(qū)動電流也越大，為使開關(guān)波形具有足夠的上升和下降陡度，驅(qū)動電流要具有較大的數(shù)值；并為改進(jìn)功率MOSFET管的快速開通時(shí)間，同時(shí)也減少在前級門電路上的功耗，集電極開路器件U1和集電極開路器件U2優(yōu)選采用SN7407OC門電路，集電極開路器件U1和集電極開路器件U2是將TTL電平轉(zhuǎn)換成CMOS電平的緩沖/驅(qū)動器，當(dāng)U1輸出低電平時(shí)，功率MOSFET管(場效應(yīng)管VT2)的柵極電容通過二極管D5(優(yōu)選的二極管D5采用1N4148)被短路至地，此時(shí)集電極開路器件U1吸收電流的能力受其內(nèi)部導(dǎo)通管所允許通過的電流限制。而當(dāng)集電極開路器件U1輸出為高電平時(shí)，場效應(yīng)管VT2的柵極通過晶體管V3獲得電壓和電流，充電能力提高，因而開通速度加快。
在設(shè)計(jì)使用時(shí)，穩(wěn)壓管D8和位移桿D14，采用齊納二極管1N4744，用于實(shí)現(xiàn)場效應(yīng)管VT2和場效應(yīng)管VT3的柵源間的過壓保護(hù)，其穩(wěn)壓值優(yōu)選為16V。
功率MOSFET管(場效應(yīng)管VT1、場效應(yīng)管VT2、場效應(yīng)管VT3、場效應(yīng)管VT4)有內(nèi)接的快恢復(fù)二極管。當(dāng)不接二極管D6、二極管D7、二極管D9、二極管D10、二極管D11、二極管D12、二極管D13、二極管D14時(shí)，假定此時(shí)電機(jī)AB相繞組由VT1管(和VT4管)驅(qū)動，即VT2管(和VB)截止，VT1管(和VT4管)導(dǎo)通，電流經(jīng)VT1管流過電機(jī)AB相繞組L。當(dāng)下一個(gè)控制信號使VT1管關(guān)斷時(shí)，電機(jī)AB相繞組L的續(xù)流電流經(jīng)VT2的內(nèi)接快恢復(fù)二極管從地獲取。此時(shí)，VT2管的漏源電壓即是該快恢復(fù)二極管的通態(tài)壓降，為一很小的負(fù)值。當(dāng)VT1再次導(dǎo)通時(shí)，該快恢復(fù)二極管關(guān)斷，VT2的漏源電壓迅速上升，直至接近于正電源的電壓VCC，這意味著VT2漏源間要承受很高且邊沿很陡的上升電壓，該上升電壓反向加在VT2管內(nèi)的快恢復(fù)二極管兩端，會使快恢復(fù)二極管出現(xiàn)恢復(fù)效應(yīng)，即有一個(gè)很大的電流流過加有反向電壓的快恢復(fù)二極管。為了抑制VT2管內(nèi)的快恢復(fù)二極管出現(xiàn)這種反向恢復(fù)效應(yīng)，在電路中接接入了二極管D6、二極管D7、二極管D9、二極管D10、二極管D11、二極管D12、二極管D13、二極管D14。其中，反并聯(lián)快恢復(fù)二極管(二極管D9，二極管D10)的作用是為電機(jī)AB相繞組L提供續(xù)流通路，二極管D6、二極管D7是為了使功率MOSFET管VT1，VT2內(nèi)部的快恢復(fù)二極管不流過反向電流，以保證VT1，VT2在動態(tài)工作時(shí)能起正常的開關(guān)作用；二極管D11、二極管D12、二極管D13、二極管D14的作用亦是同樣的道理。
以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。