【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 壓下100MΩ，絕緣強(qiáng)度,1分鐘功能及使用電源電壓驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的開關(guān)電源設(shè)計(jì)保證了可以適應(yīng)較寬的電壓范圍，用戶可根據(jù)各自的情況在10V到40VDC之間選擇。一般來說，較高的額定電源電壓有利于提高電機(jī)的高速力矩，但卻會(huì)加大驅(qū)動(dòng)器的損耗和溫升。輸出電流選擇本驅(qū)動(dòng)器最大輸出電流值為3A/相（峰值），通過驅(qū)動(dòng)器面板上六位撥碼開關(guān)的第7三位可組合出八種狀態(tài)，對(duì)應(yīng)八種輸出電流，（詳見電流選擇表）以配合不同的電機(jī)使用。說明：面板上的白色方塊對(duì)應(yīng)開關(guān)的實(shí)際位置。123123123123ononononoffonononoffonoffoffoffononoffoffonoffonoffoffoffoff3A細(xì)分選擇本驅(qū)動(dòng)器可提供整步、改善半步、4細(xì)分、8細(xì)分、16細(xì)分、32細(xì)分和64細(xì)分七種運(yùn)行模式，利用驅(qū)動(dòng)器面板上六位撥碼開關(guān)的第3三位可組合出不同的狀態(tài)（詳見細(xì)分模式選擇表）。說明：面板上的白色方塊對(duì)應(yīng)開關(guān)的實(shí)際位置。123123123123onononsavonoffon1/32ononoff1/8onoffoff1/2offonon1/64offoffon1/16offonoff1/4offoffoff1自動(dòng)半電流若上位控制機(jī)在半秒鐘內(nèi)沒有發(fā)出步進(jìn)脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器將自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電的半電流運(yùn)行模式，電機(jī)繞組的相電流將減為設(shè)定值的一半，在此狀態(tài)下電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的功耗得以降低，但電機(jī)的輸出力矩也相應(yīng)下降。在下一個(gè)脈沖到來時(shí)驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)恢復(fù)輸出電流為額定值。錯(cuò)相保護(hù)兩相電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器連接時(shí)，用戶極易接錯(cuò)相，從而嚴(yán)重?fù)p壞驅(qū)動(dòng)器。本驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)了錯(cuò)相保護(hù)電路。用戶即使接錯(cuò)相，驅(qū)動(dòng)器也不會(huì)損壞，不過電機(jī)運(yùn)行會(huì)不正常，主要表現(xiàn)在出力小。遇此情況，應(yīng)檢查電機(jī)接線是否正確。關(guān)于散熱工作溫度過高是大部分線路故障的根源，有效散熱對(duì)于提高可靠性和運(yùn)行壽命尤其重要。建議將驅(qū)動(dòng)器緊密地固定在用戶的金屬機(jī)箱上，同過機(jī)箱底板協(xié)助散熱。有條件的話，還可在接觸面上加硅脂等導(dǎo)熱材料。如果外加散熱風(fēng)扇，驅(qū)動(dòng)器的溫升會(huì)大為降低。輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的接線端子采用可插拔端子，可以先將其拔下，接好線后再插上。注意：為避免端子上的螺釘意外丟失，在不接線時(shí)也應(yīng)將端子的螺釘擰緊。公共端本驅(qū)動(dòng)器的輸入信號(hào)采用共陽(yáng)極接線方式，用戶應(yīng)將輸入信號(hào)的電源正極連接到該端子上，將輸入的控制信號(hào)連接到對(duì)應(yīng)的信號(hào)端子上?？刂菩盘?hào)低電平有效，此時(shí)對(duì)應(yīng)的內(nèi)部光耦導(dǎo)通，控制信號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)器中。脈沖信號(hào)輸入共陽(yáng)極時(shí)該脈沖信號(hào)下降沿被驅(qū)動(dòng)器解釋為一個(gè)有效脈沖，并驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行一步。為了確保脈沖信號(hào)的可靠響應(yīng)，共陽(yáng)極時(shí)脈沖低電平的持續(xù)時(shí)間不應(yīng)少于10us。本驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)響應(yīng)頻率為70KHZ，過高的輸入頻率將可能得不到正確響應(yīng)。方向信號(hào)輸入該端信號(hào)的高電平和低電平控制電機(jī)的兩個(gè)轉(zhuǎn)向。共陽(yáng)極時(shí)該端懸空被等效認(rèn)為輸入高電平?？刂齐姍C(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)，應(yīng)確保方向信號(hào)領(lǐng)先脈沖信號(hào)至少10us建立，可避免驅(qū)動(dòng)器對(duì)脈沖的錯(cuò)誤響應(yīng)。脫機(jī)信號(hào)輸入該端接受控制機(jī)輸出的高/低電平信號(hào)，共陽(yáng)極時(shí)低電平時(shí)電機(jī)相電流被切斷，轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)（脫機(jī)狀態(tài)）。共陽(yáng)極時(shí)高電平或懸空時(shí)，轉(zhuǎn)子處于鎖定狀態(tài)。典型接線圖為了更好的使用本驅(qū)動(dòng)器，用戶在系統(tǒng)接線時(shí)應(yīng)尊循功率線（電機(jī)線、電源線）與弱電信號(hào)分開的原則，以避免控制信號(hào)被干擾。在無法分別布線或強(qiáng)干擾源（變頻器、電磁閥等）存在的情況下，最好使用屏蔽電纜傳送控制信號(hào)；采用較高電平的控制信號(hào)對(duì)抵抗干擾也有一定的意義。輸入接口電路注意：當(dāng)控制信號(hào)不是TTL電平時(shí)，應(yīng)根據(jù)信號(hào)電壓大小分別在各輸入信號(hào)端口（而非公共端）外串限流電阻。每路信號(hào)都要使用單獨(dú)的限流電阻，不要共用。（3）X、Y軸驅(qū)動(dòng)電路　開關(guān)電源的40V直流輸出電壓分別接入X、Y軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電源端子。該驅(qū)動(dòng)器的型號(hào)為SH20403。在上述電路圖中，X、Y驅(qū)動(dòng)器上各有10個(gè)接線端子，分成兩組，其中，六端子組為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)接口端子，該端子組最右側(cè)的兩個(gè)為電源端子，分別接40V電壓的正端和地端，其接線的顏色對(duì)應(yīng)為紅和藍(lán)，其余四個(gè)端子分別接X、Y軸的兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的兩相繞組，其接線的顏色對(duì)應(yīng)為黑、綠、紅、藍(lán)。四端子組是LPC2104控制接口端子，該端子組中最左邊的一個(gè)端子接+5V電源，接線顏色為黃色，其余三個(gè)端子分別為脈沖、轉(zhuǎn)向和鎖定端子，分別用紅、黃、藍(lán)三色的導(dǎo)線聯(lián)結(jié)。4. 系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì) 這次課程設(shè)計(jì)采用的是多路輸出電源，而對(duì)于多路輸出電源，都希望所選擇的電源電壓只要負(fù)載不超過電源功率最大值，無論系統(tǒng)的各路負(fù)載特性如何變化，各路電源電壓都要精確無誤。僅就這點(diǎn)來講，目前絕大多數(shù)的多路輸出電源特性不夠理想。，真正構(gòu)成閉環(huán)控制的只有輸出，其他、等輔輸出都處在失控狀態(tài)。從控制理論可知，只有無論輸入、輸出如何變動(dòng)（包括電壓變動(dòng)，負(fù)載變動(dòng)等），在閉環(huán)反饋控制作用下都能保證相當(dāng)高的精度（%)，也就是說在很大程度上只取決于基準(zhǔn)電壓和采樣比例。對(duì)、而言，其精度主要依賴以下幾個(gè)方面： （1）T1變壓器的匝數(shù)比，這里主要取決于或。 （2）輔輸出電路的負(fù)載情況。 （3）主輸出電路的負(fù)載情況。以上3點(diǎn)設(shè)定后，輸入電壓的變動(dòng)對(duì)輔輸出的影響已經(jīng)很有限了。在以上3點(diǎn)中，作為一個(gè)具體的開關(guān)電源變壓器，變壓器匝比已經(jīng)設(shè)定，所以影響輔助輸出電壓精度最大的因素為主輸出和輔輸出的負(fù)載情況。在開關(guān)電源產(chǎn)品中，有專門的技術(shù)指標(biāo)說明和規(guī)范電源的這一特性，即交叉負(fù)載調(diào)整率。，主控電路僅反饋主輸出電壓，其他輔輸出完全開放。此時(shí)假設(shè)主、輔輸出的功率比為1:1。%，而輔電路的交叉負(fù)載調(diào)整率大于50%，無論開關(guān)電源設(shè)計(jì)還是應(yīng)用，對(duì)大于50%的交叉負(fù)載調(diào)整率都將是不能接受的。如何降低輔輸出交叉負(fù)載調(diào)整率，最直接的方法就是給輔輸出電路加一個(gè)線性穩(wěn)壓調(diào)節(jié)器（包括三端穩(wěn)壓器、低壓差三端穩(wěn)壓器）。在多輸出電源設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的原則是： （1）主電路實(shí)際使用的電流最小應(yīng)為最大滿輸出電流的30%。 （2）%。 （3）輔輸出電路功率最好小于主電路功率的50%. （4）輔輸出電路交叉負(fù)載調(diào)整率不大于10%。Vaux1整流濾波 變壓器T1GND 輸入濾波 功率 變換Vaux2整流濾波GNDVp整流濾波GNDPWM控制電路隔離反饋采樣比較基準(zhǔn)電壓 多路輸出開關(guān)電源框圖 多輸出電路設(shè)計(jì) 確定多路輸出的技術(shù)指標(biāo)假定要設(shè)計(jì)的開關(guān)電源具有3路輸出：主輸出V01（5V，2A，10W）,輔輸出為V02（10V，3A，30W）和V03（40V，,60W）。總輸出功率為100W。 。 多路輸出的技術(shù)指標(biāo)主輸出輔輸出總輸出功率P0第1路第2路第3路V01（V）I01（A）P1（W）V02(V)I02 (A)P02(W)V03(V)I03(mA)P03(W) 10 3060100W 各路輸出的穩(wěn)壓性能對(duì)于電路結(jié)構(gòu)和高頻變壓器的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，通常，主輸出的穩(wěn)定性要高于輔助輸出?，F(xiàn)將+5V作為主輸出，其負(fù)載調(diào)整率，其余兩路優(yōu)于。 確定反饋電路多路輸出的反饋電路有4種類型：基本反饋電路、改進(jìn)型基本反饋電路、配穩(wěn)壓管的光耦反饋電路、配TL431的光耦反饋電路，以第四種電路的穩(wěn)壓性能為最佳。 。 4種反饋電路性能比較 反饋電路類型負(fù)載調(diào)整率電路說明主輸出輔輸出基本反饋電路 在輸出端并聯(lián)一只穩(wěn)壓管，可改善輕載時(shí)的負(fù)載調(diào)整率改進(jìn)型基本反饋電路 在反饋電路中增加穩(wěn)壓管和電容配穩(wěn)壓管的光耦反饋電路 由穩(wěn)壓管提供參參考電壓配TL431的光耦反饋電路 由TL431提供高穩(wěn)定度的參考電壓，主輸出作為主要反饋信號(hào)，其余各路輸出按一定比例反饋（1）基本反饋電路利用反饋繞組間接獲取輸出電壓的變化型號(hào)，因此不需要使用光電耦合器。該方案的電路最為簡(jiǎn)單，但穩(wěn)定性不高，難于把負(fù)載調(diào)整率S1降至以下。若僅為改善輕載時(shí)的負(fù)載調(diào)整率，可在輸出端并聯(lián)一只合適的穩(wěn)壓管，使其穩(wěn)定電壓Vz=V01，此時(shí)輕載下的S1。（2）改進(jìn)型（也稱增強(qiáng)型）基本反饋電路的特點(diǎn)是在反饋電路中串聯(lián)一只22V的穩(wěn)壓管。（3）配穩(wěn)壓管的光耦反饋電路利用一只穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓作為次級(jí)參考電壓，由穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓（Vz）、光電耦合器中LED的正向壓降（VF）和用于控制環(huán)路增益的串聯(lián)電阻R1上的壓降（VR1）三者之和，來決定輸出電壓值。當(dāng)Vz的偏差小于20%以內(nèi)。該電路的缺點(diǎn)是參考電壓的穩(wěn)定度不高，并且只對(duì)主輸出進(jìn)行反饋，其他各路輔輸出未加反饋，因此輔輸出的電壓穩(wěn)定性較差。（4）配TL431的光耦反饋電路利用TL431型可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器構(gòu)成次級(jí)誤差電流放大器，再通過光電耦合器對(duì)主輸出進(jìn)行精確的調(diào)整。除主輸出作為主要的反饋信號(hào)之外，這對(duì)于全面提高多路輸出式開關(guān)電源的穩(wěn)壓性能具有重要意義。 電路設(shè)計(jì)根據(jù)上述原則設(shè)計(jì)成的多路輸出式100W開關(guān)電源電路如附圖一所示。該電路采用TOP223Y器件，交流輸入電壓范圍是85265V。高頻變壓器的次級(jí)有3個(gè)獨(dú)立繞組，僅在主輸出端（+5V）設(shè)計(jì)了帶TL431的光耦反饋電路。附一圖所示的多路輸出式開關(guān)電源電路有兩種工作方式：（1）不連續(xù)模式（DCM），其優(yōu)點(diǎn)是在同等輸出功率的情況下，高頻變壓器能使用尺寸較小的磁芯。（2）連續(xù)模式（CCM），其優(yōu)點(diǎn)是能提高TOPswitch器件的利用率。多路輸出式開關(guān)電源一般選擇連續(xù)方式，因高頻變壓器尺寸不是重要問題，此時(shí)需關(guān)注的是多個(gè)次級(jí)繞組如何與印刷電路實(shí)現(xiàn)最佳配合。 多路輸出式高頻變壓器的設(shè)計(jì)高頻變壓器采用EE9型鐵氧體磁芯，其有效磁通面積=，留出的磁芯氣隙寬度，骨架有效寬度為26mm。在計(jì)算次級(jí)各繞組的匝數(shù)時(shí)，可取相同的“每伏匝數(shù)”。每伏匝數(shù)由下列公式確定：式中，每伏匝數(shù)的單位是。取4匝，主輸出VO1=5V，（肖特基整流管壓降）。由=。對(duì)于10V輸出，已知Vo2=10V，（快恢復(fù)整流管壓降），因此=*（10V+）=。實(shí)取7匝。對(duì)于40V輸出，因=40V，（硅整流管壓降），故=*（40V+）=。實(shí)取30匝。次級(jí)繞組有兩種繞制方法，一種是分離式饒法，另一種是堆疊式繞法。，分離式的每個(gè)繞組上僅傳輸與該路特定負(fù)載有關(guān)的電流，因3個(gè)次級(jí)繞組互相獨(dú)立，故在確定各繞組的排列順序上有一定靈活性。現(xiàn)考慮到5V（2A）繞組和10V（3A）繞組輸出絕大部分的功率，因此可將這兩個(gè)繞組中的一個(gè)靠近初級(jí)。最佳排列順序是先繞5V繞組，再繞10V繞組，最后繞40V繞組，使次級(jí)各繞組之間耦合最好，漏感最小。反之，若將40V繞組緊靠初級(jí)，由于5V繞組及10V繞組漏感較大，就會(huì)降低電源效率，并且增加干擾。 次級(jí)繞組兩種繞法的比較 繞制方法 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 分離式繞法 排列具有靈活性，可將輸出電流較大的某一路輸出靠近初級(jí)，能把漏感引起的能量損失降至最小因漏感較大，在輸出濾波電容上會(huì)產(chǎn)生峰值充電效應(yīng)，導(dǎo)致輕載下的負(fù)載調(diào)整率變差；制造成本較高；骨架上的引腳較多（共6個(gè)） 堆疊式繞法能加強(qiáng)磁耦合；能改善輕載時(shí)的穩(wěn)壓性能；骨架上的引腳較少（僅4個(gè)）；制造成本低電壓最低（