
Распространенным типом шагового привода является привод измельчителя, названный так потому, что он быстро включает и выключает выходное напряжение привода — “прерывая” его — для обеспечения постоянного тока двигателя. В приводах прерывателей используется один Н-образный мост на фазу двигателя для подачи напряжения на обмотки двигателя. Измерительный резистор в нижней части Н-образного моста контролирует ток. При достижении заданного уровня тока Н-мост изменяет состояние, чтобы прекратить подачу тока на двигатель. По истечении установленного периода времени (называемого “временем выключения”) начинается новый цикл, и Н-образный мост снова подает ток на обмотку.
Хотя Н-образный мост не подает ток во время выключения, ток в катушках двигателя поддерживается. Пока этот накопленный ток рассеивается или затухает, у него должен быть путь для прохождения, иначе полевые транзисторы (FET) в H-мосту будут повреждены. Одним из вариантов безопасного прохождения тока является использование диодов свободного хода параллельно с полевыми транзисторами, но это увеличивает объем и стоимость. Вместо этого самими полевыми транзисторами можно управлять одним из двух способов, чтобы обеспечить безопасный путь для затухающего тока.
Н-образный мост — это схема, содержащая четыре независимо управляемых переключающих элемента (Полевые транзисторы), которые направляют ток на нагрузку (в данном случае на шаговый двигатель).
Включение двух полевых транзисторов на одной стороне Н-образного моста вызывает очень высокий ток (называемый “сквозным”), который может повредить полевые транзисторы. Следовательно, когда полевые транзисторы на одной стороне H-моста необходимо включать последовательно, используется метод, называемый “break before make”.
Этот метод отключает первый полевой транзистор на заданный промежуток времени (обычно на несколько сотен наносекунд), прежде чем будет включен второй, предотвращая прострел. В течение этого короткого “мертвого времени”, когда ни один из полевых транзисторов не включен, внутренние корпусные диоды на полевых транзисторах пропускают ток.
Два метода затухания тока с использованием полевых транзисторов называются “быстрым затуханием” и “медленным затуханием”. Важно отметить, что в данном контексте термины “быстрый” и “медленный” относятся к скорости, с которой уменьшается ток, и обратно пропорциональны тому, насколько быстро двигатель останавливается.
При быстром затухании отрицательное напряжение подается на обмотку путем включения противоположных полевых транзисторов и изменения направления тока, протекающего через Н-мост. Быстрое затухание позволяет двигателю быстро реагировать на изменение входных параметров шага, но это приводит к медленной остановке двигателя. Недостатком быстрого затухания является то, что оно вызывает сильные пульсации тока.
Хотя быстрое затухание не обеспечивает по-настоящему рециркулирующего тока (ток течет обратно к источнику питания), его иногда называют типом рециркулирующего тока.
При медленном затухании включаются два полевых транзистора (либо оба с высокой стороны, либо оба с низкой стороны) в H-мосту. Это замыкает обмотку двигателя и позволяет току циркулировать и медленно затухать в соответствии с постоянной времени L/R двигателя. В двигателе постоянного тока метод медленного затухания приводит к быстрой остановке двигателя, поскольку он замыкает цепь двигателя обратная ЭДС.
Микрошаговые приводы, которые питают обмотки двигателя синусоидальными токами, обычно используют метод, называемый “смешанным затуханием”. Во время нарастающей части формы сигнала тока медленного затухания достаточно для имитации текущей синусоидальной волны при выдаче микрошагов, обеспечивая при этом высокую эффективность и низкие пульсации тока. Но когда форма сигнала уменьшается, медленное затухание не позволяет току уменьшаться достаточно быстро, чтобы поддерживать синусоидальную форму сигнала, а быстрое затухание привело бы к недопустимым пульсациям тока.
Смешанное затухание решает эту проблему, начиная нисходящую часть текущего сигнала с включенным быстрым затуханием, а затем переключаясь на медленное затухание. Это позволяет поддерживать синусоидальную форму тока при минимизации пульсаций тока.
Автор изображения: STMicroelectronics
Свежие комментарии