发动机步进电机恒流源驱动模块的制作方法
【专利摘要】本发明公开的一种发动机步进电机恒流源驱动模块，旨在提供一种可以按照需求进行调节，能够避免浪涌电流，保护驱动线圈不被损坏的隔离型恒流源驱动模块。本发明通过下述技术方案予以现实：从发动机电子控制器输出的四相控制方波信号，通过四相驱动单元导通恒流源模块，输出的恒流电流通过步进电机两个公共端，经四相驱动单元开关控制接通到模拟地AGND，从AGND进入恒流检测单元的分压电阻R50，再回到恒流源模块输出负端构成恒流驱动回路；恒流检测单元分压后产生一个与采样电压进行比较的参考电压值，采样电压大于参考电压时输出低电平，改变恒流源输出电流强度，恒流源模块中的光耦隔离控制单元光藕隔离恒流源输出，将输出电压限制在安全值范围。
【专利说明】发动机步进电机恒流源驱动模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种主要应用于步进电机的驱动器，尤其是具有采用隔离、恒流、限压等手段，通过步进电机控制航空发动机燃油流量的驱动器模块。
【背景技术】
[0002]现有技术步进电机的驱动电路有单一电压型、单电压恒流斩波型和高低压电源切换型等。单一电压型和单电压恒流斩波型这2种驱动方式都存在一定的缺陷，在应用中有一定的局限性。单一电压型驱动只有一种电压，线路简单，功率元件少，成本低.但这种方式存在的最大缺陷是在限流电阻上消耗的电能太多，因此单一电压型驱动电路中的限流电阻的增大受到了限制。随着航空发动机性能的提高和电子控制技术的发展，发动机控制系统已由原来的机械液压式发展到现在的电子模拟式，先进的数字式控制系统也正在研发使用中。
[0003]步进电动机或称脉冲电动机，是一种将离散的电脉冲信号转换成输出轴的角位移(或直线位移)的执行元件。它具有转矩大、惯性小、响应频率高等优点。但其步矩角较大，一般为1.5?3°，往往满足不了某些高精密定位、精密加工等方面的要求。其突出的优点是可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速，快速起、停，正、反转及制动控制。步进电机由于受到其本身结构的限制，步矩角不可能做得很小。因而在运行时存在着走一步停一下的步进振动，输出转矩明显波动，在低频区工作时，有共振。由于步进电机的输出力矩和功率随速度增大而不断变化，所以保持转矩是衡量步进电机最重要的参数之一。虽然保持转矩与电磁激磁安匝数成正比，与定齿转子间的气隙有关。但过份采用减小气隙，增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的，这样会造成电机的发热及机械噪音。步进电机的动态力矩很难确定，往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。阶越(突然)起动时(一般由低速)时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只考虑摩擦负载。运行温度过高会发生退磁现象导致力矩下降和失步。驱动放大器包括逻辑解释模块和电流放大模块。驱动放大器接受步进脉冲，方向信号等输入，输出两组(或几组)受控电流到电机的两个(或几个)绕组。逻辑解释模块根据用户上位机发来的步进脉冲、方向信号以及脱机信号等，使得各线圈(绕组)电流轮流切换，从而使电机转子步进旋转。电机工作方式只有两种，即整步工作和半步工作，步距角是由电机结构确定的。当基本步距角不能满足要求时，需要进行细分驱动。即每次输入脉冲切换时，不将电流全通或全断，而只改变相应绕组电流的一部分，从而转子只转动基本步距角的一部分。细分功能由驱动器靠精确控制电机的相电流所产生，与电机无关。细分后，输出电流变化相对平稳，一定程度上提高输出转矩，减弱电机的低频振荡，提高步距精度。具体的改善程度视细分程度和驱动电路的质量而定。
[0004]电流放大模块将逻辑信号放大成工作电流。较为常用的是由场效应管组成的H桥电路。场效应管可以是一种电子开关，就像电灯开关。使用这种通断型开关来调整电流的常用方式是斩波恒流。恒流就是恒定电流。斩波就是将高出需要电流波砍掉。例如往一个漏水的杯子里加水，如加水速度大于漏水速度，就要停停加加，以免溢出。场效应管开通时，电流上升。当电流刚超过设定时，场效应管关断，电流被砍，掉下来。掉到低于设定时，场效应管再次打开，电流又上升。反复开关加上电机线圈电感作用，电流就保持在设定值了。需要指出的是，有些驱动放大器发热量(不是温度)很大，有些很小。主要原因是多数场效应管的内阻都在几百毫欧姆。驱动器的表面温度与发热量和散热面积相关。
[0005]采用步进电机控制航空燃油流量具有准确度高、安全可靠等优点，然而步进电机的驱动需要足够的电压或电流强度，同时需要驱动电路具有安全可靠和故障检查等功能。一般驱动电路少有将工作电源与驱动电路进行电气隔离，更少对驱动电压、电流强度和功率进行适当限制，驱动线路少有相应的故障检查点，这些不能完全满足航空发动机运行安全性和可靠性要求。由于恒流源模块要求输出电流恒定，当步进电机开路时恒流源输出电压很高，恒流源模块输出功率可能超过极限值，长时间工作就会造成恒流源模块损坏，由于恒流源模块要求输出电流恒定，当步进电机开路时恒流源输出电压很高，若不进行限制就会造成恒流源模块输出级器件损坏。当步进电机线圈阻抗过大时，恒流源模块输出电压高、功率大，恒流源模块长时间工作就会造成模块工作温度急剧上升而造成损坏。当步进电机线圈阻抗过大时，恒流源模块输出电压高、功率大，恒流源模块长时间工作会造成模块工作温度急剧上升而损坏，为了保护恒流源模块就必须进行输出功率限制。航空发动机电子控制器主要驱动对象是控制燃油流量的步进电机，其工作模式复杂多变，容易形成电流浪涌和尖峰电压，为了适应不同阻抗的步进电机和驱动线路，避免因驱动电压不足、驱动线路短路和步进电机故障而造成事故，采用恒流源驱动步进电机是最佳设计方案。
【发明内容】
[0006]本发明的任务是提供一种可以按照需求进行调节，能满足不同工作场合，可有效避免驱动过程产生浪涌电流、尖峰电压，保护步进电机的驱动线圈不被损坏的发动机步进电机隔离型恒流源驱动模块。
[0007]本发明的上述目的可以通过以下措施来达到，一种发动机步进电机恒流源驱动模块，包括:电连接步进电机输入端的恒流源模块、电连接步进电机输出端的四相驱动单元和电连接在四相驱动单元两端的恒流检测单元，其特征在于:从发动机电子控制器CPU输出的步进电机四相控制方波信号，通过四相驱动单元导通恒流源模块，恒流源模块采用隔离式恒流源电路输出的恒流电流，通过步进电机两个公共端，经四相驱动单元开关控制接通到模拟地AGND，从AGND进入恒流检测单元的分压电阻R50，再回到恒流源模块输出负端构成恒流驱动回路；恒流检测单元分压后产生一个与采样电压进行比较的参考电压值，采样电压大于参考电压时输出低电平，改变恒流源输出电流强度，比较输出电压后供CPU检测，通过恒流源模块中的光耦隔离控制单元光藕隔离控制恒流源输出，将输出电压限制在一个安全值范围。
[0008]本发明相比于现有技术具有如下有益效果。
[0009]具有最高输出电压限制功能。本发明恒流源模块采用隔离式恒流源电路输出恒流电流，通过恒流源模块中的光耦隔离控制单元光藕隔离控制恒流源输出。通过光藕隔离控制将输出电压限制在一个安全值范围，确保了恒流源模块工作安全可靠。[0010]恒流电流值可以按照需求进行调节，能满足不同工作场合。本发明采用隔离型恒流驱动步进电机，可以有效避免驱动过程产生的浪涌电流、尖峰电压，保护了步进电机的驱动线圈不被损坏。由于步进电机采用恒流驱动，驱动线路上的电压降可以忽略不计，只要电流值是合乎要求，线路上的分布电容和分布电感不会造成驱动线圈电压有较大波动，驱动线圈两端的驱动电压就足够步进电机安全可靠工作。
[0011]本发明恒流源驱动模块通过开关功率管Ql的S极串联电阻R26检测电流强度，然后通过R7限流和C12滤波后送给脉宽调制芯片U4的3脚，U4检测到R26电压过高就降低驱动Ql脉冲占空比，将恒流源模块输出功率降低，因而具有最大输出功率限制功能。
[0012]发动机电子控制器的CPU发送控制信号到电阻R23，经过光藕U3隔离和Q2放大后到脉宽调制芯片U4的11脚，这样就可以关断恒流源模块输出。当发动机电子控制器CPU输入高电平控制信号时，恒流源模块能关断输出，输入低电平时恒流源模块工作正常，这样就使得恒流源模块工作受程序控制，使用灵活性较高。
[0013]恒流源电流经过步进电机和四相驱动电路后到恒流检测单元电阻R50，经过R50回到恒流源输出负端，R50上的电压经过UlOA比较放大和Qll驱动后到发动机电子控制器CPU检测电路，这样恒流源驱动模块具有恒流输出环路检测功能。通过恒流输出环路检测功能，发动机电子控制器就能及时了解恒流源模块是否工作正常，及时发现故障，确保飞行安全。
[0014]本发明采用模块化隔离式恒流源电路，该电路输入电压范围是12?50V，输出电流强度为500±50mA，输出电压限制在60V以下，这些指标可以修改电路器件参数进行拓展。该恒流源电路独立构成一个恒流源驱动模块，电路采用单面陶基板布线，用固定胶粘合在镀银铝合金底板上，通过底板与机壳连通进行散热，由此该隔离式恒流源模块散热性能良好。
[0015]恒流源模块输出电压经过电阻R12和R22分压到U1B，该分压值经过UlB和稳压管D6分压得到的参考电压比较后输出到U2隔离光藕，U2输出经过R13到脉宽调制芯片U4的14脚控制输出到驱动信号Ql的脉宽，因而本发明恒流源模块具有最高输出电压限制功能。当电压过高时UlB输出低电平，经过光藕U2后U4的14脚的电压过高，这样脉宽调制器就降低到Ql驱动脉宽，这样恒流源输出电压就被限制在一个安全值范围以内确保恒流源模块工作安全可靠。由此当恒流源输出后级断路或阻抗过高时恒流源为确保恒流输出电压就会过高，限制输出电压在规定值，可以保证恒流输出后级不会由于电压过高而损坏。
[0016]本发明脉宽调制单元采用VISHAY公司生产的功能完善、性能优异的控制芯片SI9110，该芯片输入电压范围宽，芯片能自我产生工作电源和参考电压，不需要额外提供工作电源。外围所需元器件较少，输出控制简单可靠，为减少变压器体积，提高变换能流密度，脉宽调制器工作频率设置较高。
[0017]本发明恒流源模块是可以根据需求进行调整修改的，通过人为修改电阻R18改变UlA采样电压，或者修改电阻R1、R5改变UlA参考电压都能改变恒流源模块输出电流强度。本领域技术人员可以通过选用不同稳压值的稳压管D6，修改电阻R20、R21改变UlB参考电压，或者修改电阻R12、R22分压电阻，即可改变UlB取样电压，都能改变恒流源模块输出限压值。调整脉宽调试单元的开关管Q1、限流电阻R26和隔离变压器Tl等器件参数可以改变恒流源最大输出功率，因而发动机步进电机恒流驱动可以广泛应用于不同场合。[0018]本发明与传统的电阻限流和线性恒流驱动方式相比，可以显著提高电机绕组的电流上升率和步进电机的运行性能，降低驱动器的发热，提高效率，减少驱动器的体积。电源模块采用散热性能优异的双面陶基板布线，并用胶粘剂粘合在镀银铝合金底板上，然后通过固定螺钉将底板与机壳连通，恒流源模块产生的热量能及时通过底板和机壳进行散热，经实测，证明恒流源模块在这种结构设计条件下工作稳定可靠。发动机步进电机恒流源驱动模块显著提高了驱动电路的电源电压适用范围，增强了电机运行的稳定性.实验结果表明，系统的低、高频性能和起动性能有了明显的提高，该驱动方法具有较高的驱动效率、较大的输出功率和较高的驱动频率。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]下面结合附图和实施实例对本发明进一步说明。
[0020]图1本发明发动机步进电机恒流源驱动模块电路原理框图。
[0021]图2是图1恒流源模块电路原理框图。
[0022]图3是图2恒流源模块电路原理示意图。
[0023]图4是图1恒流检测单元电路原理示意图。
[0024]图5是图1四相驱动|旲块电路原理不意图。
【具体实施方式】
[0025]参阅图1。在以下描述的实施例中，发动机步进电机恒流源驱动模块包括:步进电机恒流源模块、步进电机四相驱动单元和步进电机恒流检测单元。从发动机电子控制器CPU输出的步进电机四相控制方波信号，通过四相驱动单元导通恒流源模块，恒流源模块采用隔离式恒流源电路输出的恒流电流，通过步进电机两个公共端，经四相驱动单元开关控制接通到模拟地AGND，从AGND进入恒流检测单元的分压电阻R50，再回到恒流源模块输出负端构成恒流驱动回路；恒流检测单元分压后产生一个与采样电压进行比较的参考电压值，米样电压大于参考电压时输出低电平，改变恒流源输出电流强度，比较输出电压后供CPU检测，通过恒流源模块中的光耦隔离控制单元光藕隔离控制恒流源输出，将输出电压限制在一个安全值范围。
[0026]参阅图2。恒流源模块包括:5V基准电压输入端并联回路上并联的恒流控制单元、限压控制单元、光藕隔离控制单元、输出关闭控制单元、脉宽调制单元、隔离变压器和输出整流滤波单元，其中，藕隔离控制单元和输出关闭控制单元通过脉宽调制单元依次串联隔离变压器和输出整流滤波单元。
[0027]参阅图3。在恒流源模块中，恒流控制单元包括:恒流源模块恒流输出负端串联电阻R18，电阻RlO和电容C3构成的滤波回路串联的阻抗匹配电阻R11、5V电压输入端与接地端上分别串联的电阻R1、R5和滤波电容Cl，以及跨接在比较放大器UlA两端之间的电容C2和电阻R2构成的负反馈电路。恒流输出负端电流通过电阻R18产生的压降电压，经电阻RlO和电容C3构成的滤波回路和阻抗匹配电阻Rll后，送到恒流控制单元比较放大器UlA的负端；同时+5V电压通过电阻R1、R5分压和电容Cl滤波后产生一个参考电压值到UlA正端进行比较，当UlA的采样电压大于参考电压时，UlA输出低电平，由电容C2和电阻R2构成负反馈电路反馈至UlA负端抑制干扰，减少输出纹波，可以确保UlA工作稳定可靠。通过人为修改电阻R18改变UlA采样电压，或者修改电阻Rl、R5改变UlA参考电压都能改变恒流源模块输出电流强度。
[0028]限压控制单元包括:串联在恒流源模块恒流输出正端与接地端之间的电阻R12、R22和跨接在比较放大器UlB两端之间电容C8和R3构成的负反馈电路，以及经电阻R20、R21串联接点及其两端接点并联的稳压管D6、滤波电容C4和电阻R21构成的并联回路。恒流源模块恒流输出正端输出的电流经R12、R22分压得到采样电压，经电容C8和R3构成负反馈电路电容CS滤波后，通过电阻R4到比较放大器输入负端。+9V直流电源经电容C4滤波后分别通过限流电阻R19和稳压管D6输出稳压电压，电阻R20、R21分压得到的参考电压被送人比较放大器UlB比较放大，由电容CS和R3构成负反馈电路反馈至UlB的负端，当恒流源输出采样电压大于参考电压时UlB输出低电平，抑制干扰，减少输出纹波，可以确保UlB工作稳定可靠。本领域技术人员可以通过选用不同稳压值的稳压管D6，修改电阻R20、R21改变UlB参考电压，或者修改电阻R12、R22分压电阻，即可改变UlB取样电压，都能改变恒流源模块输出限压值。
[0029]光耦隔离控制单元包括:分别串联在恒流控制单元和限压控制单元输出端之间的二极管Dl、D2，以及二极管Dl、D2接点和9V电源限流电阻R9相连的脉宽调制器U4和U4输出端相连的电阻R13、接地电阻R6、电源滤波电容C9组成的并联回路。恒流控制单元和限压控制单元分别通过各自输出端相连的二极管D1、D2，共端汇接于隔离光耦器U2的输入负端，+9V电压经过限流电阻R9到隔离光耦器U2正端，经光耦输出正端引入脉宽调制器U4的电压输出引脚6，将电压从该引脚6分为两路；一路经电源滤波电容C9滤波和28V接地电阻R6光耦反馈至U2光耦输出负端，另一路通过电阻R13光耦反馈至脉宽调制器U4的反馈输入端14脚，通过脉宽调制器U4控制恒流源的输出。上述光耦隔离控制单元还可以采用光耦隔离控制继电器或光耦隔离控制可控硅。
[0030]关闭控制单元包括:电连接在隔离光耦器U3输入端的关闭控制输入电阻R23，连接在隔离光耦器U3与脉宽调制器U4输出引脚6之间的电阻R24，通过U3输出端并联在三极管Q2上的28V接地电阻R8。隔离光耦器U3输入负端直接接地AGND。来自发动机电子控制器CPU输出的关闭控制信号，通过隔离光耦器U3输入端的关闭控制输入电阻R23送入隔离光耦器U3输入正端，经光耦输出正端上相连的电阻R24将电压输出到脉宽调制器U4的引脚6，同时将电压通过光耦输出负端直接输入到三极管Q2的基极和与发射极并联的28V接地电阻R8，再通过三极管Q2集电极C输入到脉宽调制器U4的输出11脚，通过脉宽调制器U4控制并关闭恒流源的输出。
[0031]脉宽调制单元包括:电连接在脉宽调制器U4输入端引脚上的电容C11、接地电阻R16、滤波电容C13、电阻R25，电容ClO和电阻R15构成的反馈补偿电路，还包括通过电阻R17相连的开关管Ql和串联在脉宽调制器U4与开关管Ql之间，由电阻R7、滤波电容C12和接地电阻R26组成的并联回路。脉宽调制器U4可以采用电流型脉宽调制芯片，也可以采用VISHAY公司的SI9110脉宽调制型控制芯片。该芯片具有工作电压范围宽，最高工作电压为120V，工作时外围器件少，大量试验证明采用该芯片工作稳定，控制简单可靠。脉宽调制单元可以采用单端正激DC/DC变换电路。
[0032]U4的引脚I为偏置电流引脚，引脚2是输入电压正端，引脚3为电流检测输入端，引脚4为脉宽调制输出端，引脚5是输入电压负端；引脚6是芯片自身产生的工作电源输出引脚，能自己产生+9V左右的工作电压提供给外围电路，引脚7和引脚8是芯片工作频率输入输出端，外接不同阻值可以改变芯片工作频率，引脚9是放电引脚；引脚10为4V基准电压输出引脚，引脚11为关断输入引脚，引脚12为复位引脚，一般该引脚悬空；引脚13为反馈补偿引脚，引脚14为控制反馈输入引脚，
脉宽调制芯片通过电阻R16设置芯片偏置电流大小，电容Cll给基准电压滤波，电阻R25设定脉宽调制芯片工作频率。电容ClO和电阻R15构成反馈补偿电路。U4的14引脚为控制反馈输入电压，当其电压低于4V时，脉宽调制器将加大输出脉宽，当其电压高于4V时，脉宽调制器将减小输出脉宽。开关管Ql的S极输出电流经电阻R26接地产生压降，该压降经过电阻R7限流和滤波电容C12滤波后输入到U4的3脚，当其电压超过IV时，U4降低输出到Ql驱动信号脉宽，从而降低输出电压，减少输出功耗，由此调整电阻R26就可以简单有效调制输出功率。
[0033]隔离变压器和输出整流滤波单元包括:电感L1、电容C5、C6和二极管D4并联构成的滤波电路，以及隔离变压器Tl输出经过高频快恢复二极管D4、D5，通过滤波电感T2和滤波电容C7进行储能的滤波电路。直流28V电压经过电感LI和电容C5、C6构成的滤波电路后进入隔离变压器Tl，变压器初级绕组经开关管Ql高频斩波，将电磁耦合输出能量输入到变压器次级绕组输出端并联的高频快恢复二极管D4、D5，通过滤波电感T2进行储能滤波，并经隔离变压器Tl输出负端与滤波电感T2输出端之间并联的电流采样电阻和滤波电容C7输出恒定电流。滤波电容C7可以选用封装尺寸和容量较大、耐用值较高、高频滤波效果好的无极性瓷片电容。隔离变压器Tl和滤波电感T2可以采用漏磁较少的罐形铁氧体制作，以减少漏磁和输出纹波，降低电磁辐射。
[0034]图4所示发动机步进电机恒流驱动的恒流源驱动检测原理为:恒流源电流经过步进电机到步进电机四相驱动单元，经过四相驱动单元到AGND地，电流从AGND地经过电阻R50回到恒流源模块输出负端。
[0035]步进电机工作的恒流检测单元包括:电连接在步进电机四相驱动场效应管S极AGND地与500mAGND地之间的电阻R50、并联在电阻R50两端的电阻R51、R52、跨接在比较放大器UlOA两端的电阻R54及并联回路电阻R55、电容C31，以及通过电阻R56、R57并联的三极管QlI。
[0036]UlOA正端经电阻R52直接接地，UlOA正端输入电压为OV ；5V电压通过电阻R53，经电阻R51、R50分压到地AGND，通过电阻R54和UlOA比较电路的负反馈器件R55、C31送入U10A，并经电阻R56、R57输入三极管Q11，这样就可以确保电路工作稳定可靠，不会发生输出抖动。当R50没有电流经过时，5V电压经过电阻R53、R51、R50分压输入到UlOA负端，当电压高于OV时UlOA输出低电平，三极管Qll通过电阻R56、R57得到的电压小于OV，该三极管截止，输出500mA不接地的正常信号；当电阻R50有较大电流通过，电流经过电阻R50在恒流源模块输出负端产生的电压小于0V，该电压与5V电压经过电阻R53、R51、R50分压的电压叠加后输入到UlOA输入负端的电压仍然小于0V，UlOA输出高电平，三极管QlI则通过电阻R56、R57得到足以让Qll导通的电压，输出500mA正常信号接地信号。
[0037]发动机步进电机恒流检测单元恒流源驱动检测原理为:恒流源电流经步进电机相连的步进电机四相驱动单元AGND地，电流从AGND地经过电阻R50回到恒流源模块输出负端。[0038]参阅图5。隔离变压器和输出整流滤波单元包括:电感L1、电容C5、C6和二极管D4并联构成的滤波电路，以及隔离变压器Tl输出经过高频快恢复二极管D4、D5，通过滤波电感T2和滤波电容C7进行储能的滤波电路。直流28V电压经过电感LI和电容C5、C6构成的滤波电路后进入隔离变压器Tl，变压器初级绕组经开关管Ql高频斩波，将电磁耦合输出能量输入到变压器次级绕组输出端并联的高频快恢复二极管D4、D5，通过滤波电感T2进行储能滤波，并经隔离变压器Tl输出负端与滤波电感T2输出端之间并联的电流采样电阻和滤波电容C7输出恒定电流。滤波电容C7可以选用封装尺寸和容量较大、耐用值较高、高频滤波效果好的无极性瓷片电容。隔离变压器Tl和滤波电感T2可以采用漏磁较少的罐形铁氧体制作，以减少漏磁和输出纹波，降低电磁辐射。
【权利要求】
1.一种发动机步进电机恒流源驱动模块，包括:电连接步进电机输入端的恒流源模块、电连接步进电机输出端的四相驱动单元和电连接在四相驱动单元两端的恒流检测单元，其特征在于:从发动机电子控制器CPU输出的步进电机四相控制方波信号，通过四相驱动单元导通恒流源模块，恒流源模块采用隔离式恒流源电路输出的恒流电流，通过步进电机两个公共端，经四相驱动单元开关控制接通到模拟地AGND，从AGND进入恒流检测单元的分压电阻R50，再回到恒流源模块输出负端构成恒流驱动回路；恒流检测单元分压后产生一个与米样电压进行比较的参考电压值，米样电压大于参考电压时输出低电平，改变恒流源输出电流强度，比较输出电压后供CPU检测，通过恒流源模块中的光耦隔离控制单元光藕隔离控制恒流源输出，将输出电压限制在一个安全值范围。
2.如权利要求1所述的发动机步进电机恒流源驱动模块，其特征在于:恒流源模块包括:5V基准电压输入端并联回路上并联的恒流控制单元、限压控制单元、光藕隔离控制单元、输出关闭控制单元、脉宽调制单元、隔离变压器和输出整流滤波单元，其中，藕隔离控制单元和输出关闭控制单元通过脉宽调制单元依次串联隔离变压器和输出整流滤波单元。
3.如权利要求1所述的发动机步进电机恒流源驱动模块，其特征在于:恒流控制单元包括:恒流源模块恒流输出负端串联电阻R18，电阻RlO和电容C3构成的滤波回路，滤波回路串联的阻抗匹配电阻R11、5V电压输入端与接地端上分别串联的电阻Rl、R5和滤波电容Cl，以及跨接在比较放大器UlA两端之间的电容C2和电阻R2构成的负反馈电路；恒流输出负端电流通过电阻R18产生的压降电压，经电阻RlO和电容C3构成的滤波回路和阻抗匹配电阻Rll后，送到恒流控制单元比较放大器UlA的负端。
4.如权利要求3所述的发动机步进电机恒流源驱动模块，其特征在于:+5V电压通过电阻R1、R5分压和电容Cl滤波后产生一个参考电压值到UlA正端进行比较，当UlA的采样电压大于参考电压时，UlA输出低电平，由电容C2和电阻R2构成负反馈电路反馈至UlA负端抑制干扰，减少输出 纹波。
5.如权利要求2所述的发动机步进电机恒流源驱动模块，其特征在于:限压控制单元包括:串联在恒流源模块恒流输出正端与接地端之间的电阻R12、R22和跨接在比较放大器UlB两端之间电容C8和R3构成的负反馈电路，以及经电阻R20、R21串联接点及其两端接点并联的稳压管D6、滤波电容C4和电阻R21构成的并联回路。
6.如权利要求2所述的发动机步进电机恒流源驱动模块，其特征在于:恒流控制单元和限压控制单元分别通过各自输出端相连的二极管D1、D2，共端汇接于隔离光耦器U2的输入负端，+9V电压经过限流电阻R9到隔离光耦器U2正端，经光耦输出正端引入脉宽调制器U4的电压输出引脚6，将电压从该引脚6分为两路；一路经电源滤波电容C9滤波和28V接地电阻R6光耦反馈至U2光耦输出负端，另一路通过电阻R13光耦反馈至脉宽调制器U4的反馈输入端14脚，通过脉宽调制器U4控制恒流源的输出。
7.如权利要求2所述的发动机步进电机恒流源驱动模块，其特征在于:关闭控制单元包括:电连接在隔离光耦器U3输入端的关闭控制输入电阻R23，连接在隔离光耦器U3与脉宽调制器U4输出引脚6之间的电阻R24，通过U3输出端并联在三极管Q2上的28V接地电阻R8。
8.如权利要求2所述的发动机步进电机恒流源驱动模块，其特征在于:隔离变压器和输出整流滤波单元包括:电感L1、电容C5、C6和二极管D4并联构成的滤波电路，以及隔离变压器Tl输出经过高频快恢复二极管D4、D5，通过滤波电感T2和滤波电容C7进行储能的滤波电路；直流28V电压经过电感LI和电容C5、C6构成的滤波电路后进入隔离变压器Tl，变压器初级绕组经开关管Ql高频斩波，将电磁耦合输出能量输入到变压器次级绕组输出端并联的高频快恢复二极管D4、D5，通过滤波电感T2进行储能滤波，并经隔离变压器Tl输出负端与滤波电感T2输出端之间并联的电流采样电阻和滤波电容C7输出恒定电流。
9.如权利要求2所述的发动机步进电机恒流源驱动模块，其特征在于:隔离变压器和输出整流滤波单元包括:电感L1、电容C5、C6和二极管D4并联构成的滤波电路，以及隔离变压器Tl输出经过高频快恢复二极管D4、D5，通过滤波电感T2和滤波电容C7进行储能的滤波电路。
10.如权利要求1所述的发动机步进电机恒流源驱动模块，其特征在于:恒流检测单元包括:电连接在步进电机四相驱动场效应管S极AGND地与500mAGND地之间的电阻R50、并联在电阻R50两端的电阻R51、R52、跨接在比较放大器UlOA两端的电阻R54及并联回路电阻R55、电容C31，以及通过电阻R56、R57并联的三极管Q11。
【文档编号】G05F1/46GK104022697SQ201410263953
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】李飙, 许会元, 蒋勇, 刘洪
申请人:四川亚美动力技术有限公司