西门子电源6ES7307-1EA01-0AA0

是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机控制系统结构如下，通过或是计算机等发送控制命令给电机驱动器，电机驱动器将控制命令转化为驱动信号给执行电机。

步进驱动控制面板的右侧为面板和步进电机面板的接口，包含步进电机的驱动信号，左侧为与运动控制器的接口，包含方向和脉冲等控制信号接口。

+a，-a, +b,-b,ac,bc信号为步进电机的线，用于驱动电机的运动。

+5v,pul+,dir+为与控制器相连的控制信号。

其含义为：

+5v为电源。

pul+为脉冲信号，用于位置模式下的电机控制。

dir+为方向信号，用于位置模式下的电机控制。

步进电机结构如下，单极性 (unipolar) 和双极性 (bipolar) 是步进电机*常采用的两种驱动架构。单极性驱动电路使用四颗晶体管来驱动步进电机的两组相位，电机包含两组带有中间抽头的线圈，整个电机共有六条线与外界连接。这类电机有时又称为四相电机或应是双相位六线式步进电机。六线式步进电机虽又称为单极性步进电机，实际上却能同时使用单极性或双极性驱动电路。

单极半步运行的原理如下，通过驱动器控制电机线路，在相应的位置产生如下的磁场，驱动电机一步一步的运动。

步进电机一般用于开环伺服系统，由于没有位置反馈环节，固位置控制的精度由步进电机和进给丝杠等等来决定。虽档次低，但是结构简单价格较低。在要求不高的场合仍有广泛应用。在领域中大功率的步进电机一般用在进给运动（工作台）控制上，但是就控制性能来说其特性不如交流。振动、噪音也比较大。尤其是在过载情况下，步进电机会产生失步，严重影响加工精度，但其便宜的价格，方便使用的特点，在工业中的达广泛的应用

由于直流伺服实际上就是一台小容量的他励直流电动机，因此，普通直流电动机的各种驱动模块实际上均可用来驱动直流伺服电动机。但是，一般而言，直流伺服电动机的容量远小于普通驱动用直流电动机，即电枢驱动容量较小，而普通直流电动机的驱动模块通常都是应用于中大容量的电动机作为驱动。另外，作为伺服电动机由于其控制的线性度、灵敏性和快速性等的特殊要求，对驱动模块的动静态特性也有相应的要求。因此，直流伺服电动机往往需要有自己专门的驱动模块。适用于直流伺服电动机的典型驱动电路实际上是一种直流线性功率放大器，它将直流控制信号直接进行电压和功率放大而驱动直流伺服电动机，如图1所示。因此，直流伺服电动机的驱动模块又叫做直流伺服放大模块。

(1)直流伺服电动机驱动模块的基本形式及原理

原理上，直流伺服电动机驱动模块也由功率电路和控制电路两部分构成。而功率电路原理上有两种基本形式，这两种基本形式分别叫电压控制型(dsmdrv)和电流控制型(dsmdrc)。

(2)用功率器件构成的驱动模块dsmdr

用功率电子器件可以构成一种带限流功能的电压控制型双向驱动模块，

(3)用功率构成dsmdr驱动模块

由于直流伺服电动机通常是低电压小功率。因此，可以采用一些通用功率集成电路构成直流伺服放大器直接驱动直流伺服电动机。此外，目前市场上已有专用于驱动直流伺服电动机的专用功率集成电路。这种集成电路具有很大的输出电流能力且用它们构成直流伺服放大器非常简单和容易。

目前，国内经济型步进驱动电路主要有以下几种:

1.单电压限流型驱动电路

单电压限流型驱动电路是步进电动机一相的驱动电路，l是电动机绕组，晶体管vt可以认为是一个无触点开关，它的理想工作状态应使电流流过绕组l的波形尽可能接近矩形波。但是由于电感线圈中的电流指数规律上升，其时间常数 ，须经过 的时间后才能达到稳态电流。

v在晶体管vt截止时起续流和保护作用，以防止晶体管截止瞬间绕组产生的反电势造成管子击穿，串联电阻rd使电流下降更快，从而使绕组电流波形后沿变陡。

由于步进电动机绕组本身的电阻很小，所以，时间常数很大，从而严重影响电动机的启动频率。为了减小时间常数，在励磁绕组中串以电阻r，这样时间常数 就大大减小，缩短了绕组中电流上升的过度过程，从而提高了工作速度。

在电阻r两端并联c，是由于电容上的电压不能突变，在绕组由截止到导通的瞬间，电压全部降落在绕组上，使电流上升更快，所以，电容c又称为加速电容。

这种电路的缺点是r上有功率消耗。为了提高快速性，需加大r的阻值，随着阻值的加大，电源电压也势必提高，功率消耗也进一步加大，正因为这样，单电压限流型驱动电路的使用受到了限制。

2.高低压切换型驱动电路

优点：功耗小，启动力矩大，突跳频率和工作频率高。

缺点：大功率管的数量要多用一倍，增加了驱动电源。

高低压切换型驱动电路的*后一级如图 (a)所示，相应的电压电流波形图如图(b)所示。这种电路中采用高压和低压两种电压供电，一般高压大于60v，低压为5~20v。v1在vt1和vt2都截止时通过电源和v2为电机绕组提供放电回路。在t1-t2时间内。

vt1和vt2均饱和导通，＋80v的高压电源经过vt1和vt2管加到步进电动机的绕组上，使其电流迅速上升，当时间到达t2时，或电流上升到某一数值时，ub2变为低电平，vt2截止，电动机绕组的电流由+12v电源经过vt1管来维持。

此时，电流下降到电动机的额定电流，直到t3时ub1也为低电平，vt1管截止，电动机绕组电流下降到0。一般电压ub1由脉冲分配经过几级放大获得，电压ub2由单稳定时或定流装置再经脉冲变压器获得。

3.pwm 型驱动电路

恒频脉宽调制功放电路基本上是把斩波恒流和斩波平滑功放电路的特点集于一身，功能更好。v1是20khz的方波，它作为各相d触发器的时钟信号cp，以保证各相以同样的频率进行斩波。v2是步进控制信号。

vref是比较器op的正输入端信号，它用于确定电机绕组电流il 的稳定值。恒频脉宽调制功率放大电路不但有较好高频特性，而且有效地减少了的噪声，同时还降低了功耗。因此体积也可以减少。但是由于斩波的频率较高，对功放管的要求也稍高。而这种电路的低频振荡也较高。

步进电动机的驱动电路实际上是一种脉冲放大电路，使脉冲具有一定的功率驱动能力。由于功率放大器的输出直接驱动电动机绕组，因此，功率放大电路的性能对步进电动机的运行性能影响很大。对驱动电路要求的核心问题则是如何提高步进电动机的快速性和平稳性