RKD514LC东方步进电动机驱动器原理跟检修.docx

1、RKD514LC东方步进电动机驱动器原理跟检修RKD514L-C东方步进电动机驱动器原理与检修RKD514L-C东方步进电动机驱动器（以下简称RKD514L-C驱动器），可驱动 五相步进电动机，电源电压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ru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

2、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C

3、PU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如名W功BE禎阴1-2馬送電專加漳羅子3的1?灵丽子g就MJG18 (0 75 mm5)心上即接地用伽嚮皿彳力文旳。4安較用飾H!-5POWER LED *)血歸悄兒6TIM LEDhm. (tti册序州出盘相roNj吒塩売7O H LED紅色O H.国妙：侑出0斯OFF J旳健兒8入方氏切决Ml圮吕定

4、岀方氏如視克守滋更hi入方rc戎 an技啊入方立。出孤厨股在P，入方式上9A.C.O功能切血8fl词匹疔谒弊炸為功味总诈甬恂阵彳斤臨丽在roFFj 隅出fift时酸定注A C O.:白IX電竝如检1上-10M朿iSw矗功脛不改0绘腸国航:p就厚低艮舛 闵矗换伍變怡畑自斤： 版角tr io di耳须在悅制的一側p更脈枝i蛙 出at冊竣定衣off :不爼行车有atm 上11(健囚刖禺利口)血過耳爲迥根鸟舛w越艺魂epi能旳啖巩 停伍36保捋快戒 -H的盹內進行MWE。出販 時故W在9上即醃4淤也斯逵.砂9 56% (K54D55%-14或龙馬潭的步綿角吨在2任脯W上勺EI浚龙16毁的彷録 A -f

5、fiOS尤級角雷焕)做入歩样。岀Kwwaigsa定在巾：。72上。15恠入竝住授*理丐盘的疋伍用空刮器母a5相步進馬谭IPECN1捕入揄出信號 d 與控制器連接图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山停车状 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

6、电路，设有温度检测电路，其输岀的温度 检测信号进入MCU,达到热保护电平阈值时，MCU从1脚输岀过热故障信号，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。光料合昌絢入DC5V縊入龜笊1020 2DC 24 V以下#5岀聘涼10皿以下图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0N/0FF状 态，可进行如上表4T中的8、9、10项功能整定；SW101 SW102、

7、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，广4脚分别接有+5V 上拉电阻，当广4中的某一个脚或儿个脚与0脚接通（即整定档位不同）时，依次 产生00001111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，控制步进角和输岀电流的大小，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

8、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120厂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120厂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）与外围元器件，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，其输岀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。MB3793芯片的内部电路结构及原理分析如下：图4

9、 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可接振荡电容和电阻，振荡器的振动频率山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

10、关 管。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 1 / 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050%的PWM信号，考虑死区时 间的存在，最大占空比通常为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

11、、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III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ill MCU的53脚输出的模拟 电压控制信号（系III CPU的87脚输入的山RIO、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PW

12、M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

13、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

14、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、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，起到超温邙艮流）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，送入后级电路一一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

15、，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，正常丄作情况下， 山模块19脚进入的PWM脉冲信号（Itl前级电路IC113的8脚输出）加到VT的门 极，使6脚输出约120V150V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

16、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，乂从模块另一侧端子7进入，引图8 RKD514L-C电源驱动板（含主电路模块）入曲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。8、9端子引入山开关电源来的15V隔离电源，作为斩波管VT的驱动电路的 供电，VT驱动电路为光耦合器电路，输入侧进入由19脚引入的PWM脉冲信号，输

17、 出侧则需取用15V隔离电源，以实现主电路和信号电路的电气隔离。（功率模块IC5的内部、外部电路下部（15）端子电路）514共10个 端子为逆变电路的10路脉冲信号输入端子，经内部驱动电路，驱动逆变功率电路 的10只MOS场效应管，以输出5相逆变电压，驱动5相电动机。1、2、3、13端 子引入+5V、+12V两路控制电源，供内部10路驱动电路的供电和保护电路的供 电。从4端子输出的温度（过流故障）检测信号，直接输入CPU的18脚，用作故 障停机保护和相关故障指示。（功率模块IC5的内部、外部电路一一右侧（7）端子电路）是逆变功率电路 的供电电源输入和输出端子。120V、150V直流电源从6、7端子输入，6端子接有限 流电阻R8,（试分析）R8也可能承担对逆变功率电路的电流检测任务，R8上的电 压降信号经内部电路处理，也由4端子输出至MCU引脚。