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金育東(江蘇連云港市102信箱222001)
l 引 言
斬波型 步進電機驅動器是目前較為流行的一種步進電機功率接口。斬波驅動器的基本原理是采用較高的電源電壓供電，因而繞組中電流上升很快，而一旦電流達到額定值，電路自動切斷繞組充電回路，繞組中的電流開始下降，下降到一定值時，又接通繞組充電回路，使電流回升，如此循環，將繞組中的電流維持在額定值附近，從而使驅動電路在使用較高電源電壓的同時，無需外接大功率電阻限制額定電流及減小時間常數。所以，具有電源利用率高、體積小、熱損耗小、電機高、低頻工作性能佳等優點。 恒頻脈寬調制型功放是斬波功放中的一種，它具有恒定的開關斬波頻率，該頻率在一定范圍內不受負載時間常數的影響。而繞組額定電流的維持是靠調節繞組的充放電時間比例實現的。因而，與其它斬波型驅動器相比，有以下優點：
a．可以選用較高的斬波頻率。一方面由于斬波頻率選在超聲波范圍內，另一方面斬波頻率高，使繞組中電流波形頂部鋸齒變小，從而明顯降低電磁噪聲。
b．電機各相繞組選用相同的斬波頻率，防止噪聲的產生。
傳統上采用分立元件或小規模集成電路組成的脈寬調制型驅動器，使用元件多，調試復雜，可靠性差。筆者采用脈寬調制器tl494構成的恒頻脈寬調制功率驅動器，在80～100v時，可長期輸出6a電流，工作可靠。另外，用vmosfet作為功率輸出級，使整機結構進一步簡化，調試方便。
2脈寬調制器tl494
tl494是構成恒頻脈寬調制功放的核心。它是一種專用脈寬調制集成電路，采用dip16腳封裝，其方框圖見圖1，工作波形見圖2。
tl494的核心是脈寬調制(pwm)比較器。比較器的反相輸出端接至內部鋸齒波振
蕩器的輸出端。其振蕩頻率由下式決定：
式中rt、ct分別為tl494第6、5腳的外接定時電阻、電容。pwm比較器的同相端接至兩個獨立的誤差放大器的輸出。在本驅動器中，一個作為步進脈沖控制接口，另一個作為電流采樣放大器。
tl494的第4腳是死區時問控制端．利用它可方便地改變調制器的死區時間，也可設計軟起動或保護電路。第13腳是輸出控制端，可使輸出q1、q2工作在并聯或推挽狀態。tl494的工作電壓達42v，兩個輸出晶體管并聯時電流達500ma。
由圖1、2可見，tl494的輸出脈沖頻率由rt、ct決定。輸出脈寬由誤差放大器的輸出電平決定。改變誤差放大器的輸出電平，即可改變輸出脈寬，進而改變電機繞組的充放電時間，實現恒頻恒流斬波。
3 電路組成
整機由脈寬調制功放及保護電路組成。
3．1脈寬調制功放
脈寬調制功放電路見圖3。圖示電路是步進電機一相驅動器，其余各相均相同。由圖可見，tl494外圍電路很簡單，其中v5、v9分別為p溝道和n溝道功率場效應管，v6、v7為快恢復二極管。采用功率場效應管作為輸出級，一是可有較高的開關頻率。二是fet為電壓型器件，驅動電路簡單，進一步簡化電路結構。三是安全工作區不受一次擊穿的限制，驅動器運動更為可靠。
tl494的第16腳接固定參考電平1．4v。當步進脈沖高電平到來時，v8、v9導通；同時使誤差放大器l輸出低電平。此時r17上的電壓vr17低于vref蹦，所以誤差放大器2輸出也為低電平，從而使pwm較器輸出低電平。假設此時tl494的4腳也為低電
平，則死區比較器的輸出也為低電平，從而使tl494的輸出晶體管q導通，v3、v5隨之導通，電流經v+→v5→l→v9→r17→“地”回路給l充電，充電電流由下式決定
式中v+——電源電壓
r為v5、v9的導通電路、l內阻及r17之和。l為繞組電感。
i按指數規律上升。r17上電壓為：
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