步进电机的调频调压驱动方法需求一种受频率可控的可调电源。本文介绍一种调频调压电源电路，输出电压随步进电机作业频率的改动而改动，然后确保电机低频平稳运转，高频有力矩输出。用于雕刻机的步进电机驱动电源要求0~60 V可调，额定电流4 A，为试验便利，输入市电220 V，电源的纹波要求5%以内，功率80%左右。
1 调压电源原理剖析
规划依据单片机的可调电源的计划一般选取开关电源，而不是线性电源。因为总功率约250 W，线性电源体积大，发热严峻，规划调试困难。相反，开关电源作业在开关状况，作业功率高，合适中大功率电源的研制，现在专用PWM集成芯片已大大简化了开关电源的外围电路规划。因而，调频调压驱动电源选用开关电源的规划计划。开关电源有许多种分类方法，如正激式、反激式、推挽型、半桥型与全桥型等拓扑。半桥型与其他拓扑结构比较具有许多长处：多组阻隔输出、简单进行功率匹配，抗不平衡才能强，安全安稳及EMI搅扰较低，故得到了极端广泛的运用[1]。
单片机操控可调开关电源规划有两种计划，一种是单片机直接操控开关器材导通和截止，通过反应实时改动PWM信号的占空比，完成调压稳压；另一种计划是单片机操控脉冲宽度调制芯片的反应比较端口，通过改动专用PWM芯片的参阅电压来间接地操控开关管调压。本可调开关电源选用单片机操控脉宽调制芯片计划。
半桥型开关电源的拓扑结构如图1所示[2-4]。操控电路输出的PWM信号使图中功率开关管Q1、Q2轮番导通。C1、C2和R1、R2参数相同，起到分压效果，故在Q1和Q2都截止时，R1和R2之间的电压为Ui/2。Q1导通时，电容C1放电，C1、Q1、变压器原边、C3构成放电回路。一起,输入电压Ui对贮存电容C2进行充电，直至Q1关断。当Q2导通时，作业进程与Q1相似，对称电容替换进行储能和放电。输出回路中D1和D2起整流效果，L和C4为滤波电路。改动Q1和Q2处PWM的占空比即可完成调压、稳压的意图，实践运用中在变压器原边串入一个耦合电容C4，以添加电路的抗不平衡才能。
2 PWM操控电路的规划
2.1体系框图
程控可调开关电源的体系框图如图2所示，整个电路包含滤波整流电路、变压器回路、稳压滤波电路、PWM操控器电路和电压调理反应回路。输入交流电经整流滤波后得到的直流电压加到开关管和变压器线圈上，由PWM操控器SG3525分配开关管的导通和截止时刻，以完成对变压器原边绕组的充放电操控；次级输出通过稳压滤波得到满意要求的直流电压，由STM32F103VC输出可调理PWM改动参阅电压，确保输出电压可调。
2.2 可调开关电源规划原理
本可调电源选用一款高性能专用PWM芯片SG3525完成，步进电机调频调压电源的操控电路如图3所示。单片机操控信号PWM由J1输入,通过光耦调理，与输出信号一起反应到SG3525的反相输入端和补偿端，用以改动11脚和14脚输出的PWM占空比，使得电源输出安稳、可调。C15和R2为片内振荡器外接电容、电阻，可设定输出PWM波的斩波频率。SG3525的作业频率为：
3 半桥元件参数核算与挑选
半桥式开关电源的AC-DC部分电路如图4所示。整个电路包含输入全桥整流、半桥逆变和输出整流。因为SG3525输出的PWM无法直接驱动电子开关管，所以通过一个推进变压器和扩大电路衔接MOS管。依据推进变压器的同名端剖析，Q5和Q6开关管轮番导通，将整流桥后的直流电逆变成交流电，最终整流输出直流电压。逆变结构中的电容C2和C3中点电压为整流桥电压的一半，约为150 V。当Q5导通时，C2上的150 V加在变压器T1的原边绕组上，则D9出现通态；当Q6导通时，T1原边上的电压极性和Q5导通时的极性相反，D8处于通态。其间，隔直电容C4用来消除半桥%&&&&&%C2、C3衔接点的电位起浮，确保中心衔接点的电位平衡，避免因为变压器磁芯饱满引起开关管损坏的现象。输出端的变压器T1副边电路的作业进程如下：Q6导通时,由正激改换原理可知，副边绕组鼓励到的电压使D8导通，电感L1储能；当D8反向截止时，电感L1反激，贮存的能量相负载开释。D9在另半个周期内进程与上述共同。所以整个周期内，因为Q5、Q6的轮番导通，半桥式开关电源都向负载供给功率输出，输出电压特性好，电流呼应速度快。下面剖析主电路中的主要参数的选取和核算。
3.1 高频变压器的规划
经测验及长时刻运用证明，该电源具有适用范围广、输出安稳可调、本钱小、彻底满意步进电机驱动性能需求等长处，现已投入实践步进电机驱动体系中运用，作业安稳牢靠。
参阅文献
[1] 张占松，蔡宣三． 开关电源的原理与规划[M]．北京：电子工业出版社，2005．
[2] 张波,焦小芝. 依据SG3525A的半桥式开关电源[J].电子与封装，2012，12(6):18-20.
[3] 张曦,王玉琳,刘克复. 一种新式的五相混合式步进电动机驱动电源[J]. 组合机床与自动化加工技能,2011(11): 59-62.
[4] 陈培民.五相混合式步进电动机PWM调频调压驱动[J].华侨大学学报(自然科学版),1995,16(2):145-149.
