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或24V；另一种是高电压U1，电压为80V以上。如图3-6（a）。在相序输入信号时，VT1、VT2、VT4同时导通，在VT2从截止到饱和期间，其集成电极电流，也就是脉冲变压TI的一次电流急剧增加，在变压器二次侧感生成一个电压，使VT3导通，80V的高压经高压管VT3加到绕组W上，使电流迅速上升，当VT2进入稳定状态后，T1一次侧电流暂时恒定，无磁通量变化时，二次侧感电压为零，VT3截止。这时，12V低电压经VD1加到电动机绕组W上并维持绕组中的电流。其特点：仅在脉冲开始时接通高压电源，其余时间仅接通低压电源供电。具有功效高、电流上升率高、高速运转性能好，但波形陡有时存在过冲现象，谐波丰富，在低速运转时易产生振动。
图3-15（b）为采用单稳触发器组成的高低压控制电路原理。当输入端为低电平时。低压部分的VMOS管VF2栅极为低电平，VF2截止。同时单稳态电路VF1不触发，Q端6脚输出高电平，开关管VT1饱和导通，高压管VF2栅极为低电平，VF1截止，绕组无电流。当输入端输入脉冲，VF2的栅极为高电平，则低压管VF2导通。同时脉冲的上升沿使4528单稳态电路触发，Q端6脚输出低电平，这时开关管VT1截止，高压管VF1导通。
（a） （b）
图 3-6 高低压功率放大电路
3）斩波驱动电路
由于双电压驱动电路存在着电流在高低压连接处出现谷点，造成高频输出转矩在谷点下降。斩波恒流放大电路是利用斩波方法使电流恒定在额定值附近，其电路原理图和电流波形图如图2.6所示。环形分配器输出的脉冲作为输入信号，若脉冲为正，则
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VT1和VT2导通，电压U1加在电机绕组上使电流增加，当电流增大至额定电流以上时，采样电阻上的电压增高，使控制门输出反响信号，让VT1截止，绕组上的电流由U2提供，电流逐渐降低，取样电阻上的电压降低，反馈回的信号使控制门输出信号再一次反向，信号经放大后促使VT1再次导通，如此循环往复，便在绕组上产生如图3-7所示波形，电流在额定电流值上下波动，呈锯齿形，近似恒流所以叫做恒流斩波驱动电路。为了使励磁绕组中的电流维持在额定值附近，提高步进电动机的转矩和效率，所以采用斩波驱动电路。
这种电路结构复杂，但它使步进电动机的运行矩频特性、启动矩频特性和惯频特性都有明显的提高，使绕组中的脉冲电流边沿陡，快速响应好，且无外接电阻，所以功耗下降很多，提高了效率，还保证了在很大的频率范围内，步进电机都能输出恒定的转矩。所以斩波恒流放大电路广泛应用在要求较高的控制系统中
图3-7 斩波驱动电路
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4)调频调压驱动电路
调频调压驱动电路如图3-8所示，它可分为三部分：开关调压、调频调压控制和功率放大，电压一般与频率呈线性关系，在理想条件下，保持步进电动机的力矩不变，电源电压将随着工作频率的升高而升高，随着工作频率的下降而下降。
调频调压驱动能够减小低频振动，低速时绕组电流上升的前沿应较平缓，这样才能使转子在到达新的稳定平衡位置时不产生过冲。而在高速时电流则应有较陡的前沿，以产生足够的绕组电流，这样才能提高步进电机的负载能力。这就要求驱动电源对绕组提供的电压与电动机运行频率建立直接联系，即低频时用较低的电压供电，高频使用较高的电压供电，调频调压驱动方式可以较好地满足这一要求。 5）步进电机的细分驱动技术
采用细分驱动电路的目的：整步运转或半步运转基础上，不改变步进电机结构，提高步进电机的运转、控制精度 。
细分驱动电路的基本工作原理 ：对每一控制脉冲，细分使其电流逐步增加达到脉冲的最大电流，又逐步减少达到脉冲的最小电流，从而可实现高精度运转、控制、分辨，以及提高步进精度。
把额定电流分成n个极分别进行通电，转子就会以n个通电极别所决定的步数来完成原有一个步距角所转过的角度，使原来的每个脉冲走过一个步距角，变成了每个脉冲走1/n个步距角，即把原来一个步距角细分成n份，从而提高了步进电机的精度。三相步进电动机线性细分后，原来一相的一个大脉冲由现在的n个阶梯脉冲替。 通过细分驱动可得到更小的脉冲当量，因而提高了定位精度。基本上消除了步进电机的低速振动问题，使步进电机低速运转平稳，没有噪声。图3-9为多路功率开关细分电路工作原理：由基极开关电压U1～U5控制多路功率开关管VTd1 ～ VTd5的通断，从而控制功放管VT的导通电流大小，即步进电机线圈绕组电流的大小，实现对步进电机步进量的细分。特点：功率开关管工作在开关状态，功耗很低，
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但器件多、体积大。
3-5 步进电机驱动方案的选择
通过上述介绍的几种驱动方式相比斩波恒流驱动具有高频响应性能好输出转矩均匀无共振现象等优点从而成为当今步进电机驱动的主要方式。步进电机的使用性能和它的驱动电源有着密切的关系步进电机的恒流斩波驱动技术从一定程度上解决了步进电机运行中的一些问题如电源效率低、电流波形差等。斩波恒流驱动电路对步进电动机的控制在成本、电路结构、实用场所等方面综合条件尤为优秀?。
图3-10为步进电机的驱动控制图，它由两部分组成第一部分是斩波恒流驱动电路原理图，第二部分则是集成触发器型环形分配器的电路原理图。
图 3-10 斩波恒流驱动电
当输入为脉冲为高电平时，信号分为两路，第一路经过非门U7，输出低电平，光电开关正向导通，开始工作，触发电压使IGBT管Q2导通，另一路信号到与门U8同比较器输出信号相与，输出高电平，经非门U2取反，输出低电平，光电开关U4导通，触发电压使IGBT管Q1导通，电机绕组上的电流逐渐增大，当电流增大到额定电流以上时，采样电阻R7上的电压增大，反馈电压增大，比较器输出低电平，经非门输出高电平，光电开关U4停止工作，IGBTQ1截止，电机绕组由12V电源提供电流，电流逐渐减小，当电流小于额定值时，采样电阻反馈回的电压减小，与非门输
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出低电平，光电开关U4工作，IGBT管Q1接着工作，绕组电流又逐渐增大。当输入端的脉冲信号为低电平时，两只IGBT管都不导通。电压比较器TLC372是单通道的比较器，该电路克服了上一个电路在非0V恒定电压不能比较正弦波的情况。电路图中使用三个电压比较器，用于控制其中一个IGBT的通断，TCL372能够满足驱动要求。
图使用三个与非门，用于对所给信号相与取反，实现对IGBT的导通关断的控制。光电开关的限流电阻选为330Ω，因光电二极管的电流为10mA左右，压降为2V左右，电源电压在5V时限流电阻R=（5V-2V）/0.01=300Ω，选用330Ω的电阻满足要求。二极管D3起续流保护作用，IN5401最大能够承受的正向电压为100V，电流3A，能够满足设计要求，所串电阻可以使电流下降更快，让绕组后沿波形变陡，阻值越大，耗能越快，选用1K的电阻满足设计要求，采样电阻R7一般很小，为0.2Ω左右。目前IGBT的通断驱动功率小，开关速度快，通态压降低，是一种高电压和大电流的开关器件，本设计中因电压较低，选用IRG4BC10U的管子，它能承受的4A电流和10KV电压，导通压降2.5V左右，能够在保证开关频率的同时简化电路。具体元器件如表3-2所示.
表3-2 电路中的元器件
元器件名 环形分配器 与门 非门 光电开关 型号 数量 参数 可分配双三拍，三相六拍 有0出0，全1出1 取反 上拉电阻330欧姆，电压5V CH250 74LS68 NOT OPTOCOUPLER-NPN 1 3 6 6 功率三极管 二极管 电压比较器 IRG4BC10U DIODE、1N5401 TLC327 3 6 3 承载电流4A、电压10KV，压降2V 正向压降100V，导通电流3A，压降2V 比较电压为0.7V 20