揭阳西门子专业授权代理商

揭阳西门子专业授权代理商

该为一四相步进电机，采用单极性直流供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。

开始时，开关sb接通电源，sa、sc、sd断开，b相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和c、d相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和d、a相绕组磁极产生错齿。当开关sc接通电源，sb、sa、sd断开时，由于c相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和c相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和a、b相绕组产生错齿，2、5号齿就和a、d相绕组磁极产生错齿。依次类推，a、b、c、d四相绕组轮流供电，则转子会沿着a、b、c、d方向转动。

四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。

单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.a、b、c所示：

a. 单四拍 b. 双四拍 c八拍

rkd514l-c东方步进驱动器（以下简称rkd514l-c驱动器），可驱动五相步进电动机，电压ac200~230v，输出电流3.5a（可调），输出电压约150v。设备端子及调整部件功能、控制端子、主端子接线等见以下图表。

1、rkd514l-c驱动器端子、调整部件功能、端子接线

图1 rkd514l-c驱动器接线端子及调整部件图

rkd514l-c驱动器接线端子及调整部件功能说明（见表4-1）

上述（图1、图2、图3）图表（表4-1），是在检修设备之前，要尽量掌握的相关“知识储备”，如控制端子功能和相关调整部件的作用，则是检修中必须要掌握的，检修内容将与之发生紧密的关联。输出状态取决于部件的设置与调整，有时人为的调错，会使机器产生“故障”，检修人员应该区分故障的真假，可以通过调试手段，将一些“伪故障”排除掉。

2、mcu主板电路之一

如图4所示电路，包含了mcu基本工作电路、控制端子信号输入/输出电路和功能整定电路。

〔mcu基本电路〕+5v电源，接入mcu的相关供电引脚；晶振元件xl101与振荡电路ic106、ic110生成的脉冲信号，做为时钟信号输入mcu的120脚；r184、d103、c136和ic108（hc14）内部两组反相器电路，组成上电复位电路，在cpu上电瞬间提供一个低电平的复位脉冲，输入mcu的122脚，使mcu内部计数器、寄存器清零。以上电路提供mcu正常工作的基本条件。

〔控制端子信号输入/输出电路〕外部输入的4路控制信号经cn101插座进入。高速光耦合器件pc101、

表4-1 rkd514l-c驱动器接线端子及调整部件功能说明

图2 rkd514l-c驱动器电源、步进电动机接线图

pc102（tlp750）承担着对转速（脉冲）信号和正/反转控制信号的传输任务，输出信号再经两级反相器电路，输入至mcu的7、8脚。这是两路基本控制信号；另两路控制信号经光耦合器pc103、pc104（p781）进行隔离传输，其中一路控制信号为调机信号on/off指令，确定停车时马达处于直流刹车还是自由停车状态，两路信号输入至mcu的5、6脚。

步进电动机驱动器的逆变功率输出电路，设有温度检测电路，其输出的温度检测信号进入mcu，达到热保护电平阈值时，mcu从1脚输出过热故障信号，控制晶体管q101导通，进而驱动光耦器pc107，向外部控制电路送出故障报警信号。mcu的40、42、43等3脚，同时输出电源、过热、激磁中等工作状态信号，驱动指示灯电路，用于工作/故障状态的指示。

图3 rkd514l-c驱动器控制端子（经附件端子排）接线图

〔功能整定电路〕拨码开关sw103含3只独立开关，调整开关的on/off状态，可进行如上表4-1中的8、9、10项功能整定；sw101、sw102、sw104是3只16档位的4位数字开关，开关为5引脚器件，其中0脚接地，1~4脚分别接有+5v上拉电阻，当1~4中的某一个脚或几个脚与0脚接通（即整定档位不同）时，依次产生0000~1111的4位数字信号，输入至cpu的相关引脚。cpu可根据输入位信号的不同，判断用户整定值的大小，控制步进角和输出电流的大小，其整定内部见上表4-1中的13、14项。

mcu主板和电源/驱动板之间，经cn1-2、cn1（印刷）端子排相连接，两端子排的序号不一致，上图中在顶部给出了两端子排的连接图示，经方便检修与测试中的参考。在进行电路原理分析时，请将图4与图5结合起来，请理顺信号流程。

逆变功率电路的取用电源，并非直接从ac220v市电整流所得的dc280v电源，而是经功率模块内部斩波电路变换所得的约120v~150v左右的直流电源，因而斩波电路所需的pwm信号的生成和对120v~150v逆变电源是否正常的检测（关系到逆变功率电路能否正常工作），成为mcu主板电路需要完成的重要任务。

集成pwm控制器ic113（mb3795）与外围，组成的pwm脉冲形成电路，在mcu控制信号和逆变电源反馈信号作用下，其输出pwm脉冲信号，控制功率模块内部斩波管（图4-26中模块内部的vt）的导通与截止，使逆变功率电源得到一个适宜和稳定的供电电源。mb3795芯片的内部电路结构及原理分析如下：

图4 rkd514l-c驱动器mcu主板电路之一

3、mcu主板电路之二

图5 rkd514l-c驱动器mcu主板电路之二

图7 集成pwm控制器mb3795内部功能框图

mb3759芯片内部电路主要由高频振荡器、pwm比较器、基准电压源、误差电压放大器、驱动电路和封锁电路等组成。控制芯片内部有2个电压比较器，管脚1、2和15、16是电压比较器正负输入端子，管脚3是电压比较器统一输出端。同时误差放大器的输出也可开放给用户，用户可以根据需要设计成pi控制器。管脚5、6可接振荡和电阻，振荡器的振动频率由外接电阻和电容决定。管脚8为触发脉冲输出口，采用电流图腾柱输出，使得芯片可以直接驱动功率不大的开关管。（原文来自：http://www.diangon.com/）t触发器的作用是将输出进行分频，得到占空比为50％的频率为振荡器频率的l／2的方波，将t触发器输出的这样两路互补的方波同比较器输出pwm信号进行“或非”运算，就可以得到两路互补的占空比为o～50％的pwm信号，考虑死区时间的存在，*大占空比通常为45％～47．5％。管脚13为封锁控制，管脚14为参考电压，管脚12为工作电压，管脚4为死区控制端，一旦高电平输入，芯片输出脉冲被封锁，直流电压输出为零。

结合图5中ic113的实际电路组成，简述一下pwm脉冲形成电路的工作原理（试分析）。ic113的5、

、6脚外接r197、c141为振荡定时元件，与内部电路一起组成频率固定的振荡器；1、2、3脚为内部电压比较器（后文定义后a电压比较器）电路之一，2、3脚外接r、c元件决定电压比较器的放大倍数及频率特性，a电压比较器的同相输入端1脚引入由功率模块内部斩波管vt输出pwm电压经c12、c14、r34分压取得的逆变电源检测信号，2脚输入由mcu的53脚输出的模拟电压控制信号（系由cpu的87脚输入的由r10、r11分压得到的逆变电源电压检测信号，处理后得到的控制信号），经电压跟随器ic114进行电压跟随，由半可调电位器rp102调整后，输入到ic113内部a电压比较器的反相输入端2脚，作为同相输入端的基准比较信号。a电压比较器的输出，成为8脚输出pwm脉冲信号占空比的控制信号之一；ic113内部另一路电压比较器（后文定义为b电压比较器），16、15脚为同相、反相输入端，15脚与3脚之间接有负反馈电阻r210，16脚引入逆变电源电压检测信号，b电压比较器的输出，成为8脚输出pwm脉冲信号占空比的控制信号之二。在a、b两路电压比较器控制信号作用下，输出pwm激励脉冲，驱动功率模块内部vt，使逆变电源电压稳定于一定值内。

从mcu的71脚输出的控制信号，经r196、d104进入ic113的4脚，当过热或过流故障发生时，mcu的71变为高电平，输出pwm脉冲被封锁，功率模块内部斩波管vt处于截止状态，逆变功率电路的供电电源被切断，使步进电动机驱动器和步进电动机，处于停机保护状态。

4、rkd514l-c驱动器电源/驱动板电路

rkd514l-c驱动器，有电源/驱动板、mcu主板和主电路模块三部分组成，实际上，主电路与电源/驱动板密切结合于一体。

说明：主电路功率模块内部电路框图，（因一直未能查到相关资料）为本人据测量结果和输入/输出信号判断所得出的“推测性电路结构”，与实际电路可能会有所差异，对图中电路的标注也是本人自行定义的，意在为故障测量和判断提供较为有效的参考依据。

〔功率模块ic5的内部、外部电路——上部（10）端子电路〕功率模块ic5内部含输入交流电压的全波整流电路、斩波电路（逆变电源输出）、逆变功率电路、驱动电路和温度检测电路等。模块1、2端子为交流电源输入端，ac220v市电经由l、n端子串接熔断丝和双、向滤波器后，输入模块内部的全波整流电路；3、4端子为整流电压输出端，外接r2为温度保险电阻，起到超温（限流）保护作用，电容c5为滤波电容，c5两端得到约280v的直流电压。r3~r6为整流电压分压电路，取出整流电源电压的检测信号，送入后级电路——ic104的5、6、7端子内部电路和外围元件组成电压比较器电路，反相输入端6脚输入3.8v的信号检测电压，同相输入端引入r1443、r144对+5v的分压2.42v作为基准电压。当电源电压过低、fu1熔断丝熔断或整流电路故障、过流故障发生，引起整流电压消失或严重降低时，反相端输入电压低于2.42v时，电压比较器的7脚变为高电平，将电源欠压（电源异常）故障信号输入cpu的77脚（见图4-24），cpu的71脚输出停机保护信号，功率模块内部vt截止，同时锁定逆变电路驱动脉冲的输出，使电路处于故障停机保护状态。

功率模块ic5的4、6脚之间接斩波管vt的漏极和源极，正常工作情况下，由模块19脚进入的pwm脉冲信号（由前级电路ic113的8脚输出）加到vt的门极，使6脚输出约120v~150v左右的直流电压，作为逆变功率电路的电源供应，以适应步进电动机的电源电压范围。如此处理的好处，是不必再经降压变压器取得逆变功率电路的电源，简化了电路结构。斩波降压后的逆变电源从6脚输出，经外部l2、c6滤波，又从模块另一侧端子7进入，引入由10只mos管子组成的逆变功率电路。逆变电源电压，分别经电阻、电容分压，取出逆变电源电压反馈信号、逆变电源检测信号送前级电路处理后，或送入ic113作为电压反馈信号，或送入mcu引脚，经mcu修理，使ic113的2脚电压变化，控制8脚输出pwm脉冲的相应变化或处于脉冲锁定状态。

图8 rkd514l-c 电源驱动板（含主电路模块）