本實用新型屬于3D打印機技術領域，具體是涉及一種用于3D打印機中帶防反接及大電流驅(qū)動的主控電路。

背景技術：

隨著3D打印機技術的不斷迭代、新材料的涌現(xiàn)以及電機驅(qū)動種類的增加，當前FDM模式的3D打印機面臨了越來越多的挑戰(zhàn)。3D打印機的主控電路外接電源適配器由于接口規(guī)格不統(tǒng)一，存在電源正負極反接的隱患，而主控電路普遍缺乏電源反接保護，反接電源會燒毀主控電路中的器件，嚴重時導致主控電路板報廢；有些主控電路簡單采用正極串聯(lián)二極管的方式來防止電源反接，雖然有效，但是二極管的正向壓降在大電流時會產(chǎn)生極大的功耗，導致發(fā)熱嚴重，即造成了功耗的浪費又降低了主控電路的性能。再就是現(xiàn)有步進電機驅(qū)動電路的核心器件大多選用A4988芯片，驅(qū)動電流小，驅(qū)動能力弱，細分模式最大僅支持1/16，在一些大型3D物品的打印環(huán)境下無法有效驅(qū)動大電流步進電機，或者勉強驅(qū)動，但發(fā)熱嚴重，損耗增大，針對這些問題，有必要對3D打印機的主控電路加以改進。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型主要是解決上述現(xiàn)有技術所存在的技術問題，提供了一種用于3D打印機中帶防反接及大電流驅(qū)動的主控電路。

本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種用于3D打印機中帶防反接及大電流驅(qū)動的主控電路，包括輸入電源和主控單元MCU，所述輸入電源連接到防反接保護電路，防反接保護電路分別連接到LDO降壓電路和繼電器切換單元，LDO降壓電路連接到主控單元MCU，繼電器切換單元分三路連接到三個步進電機驅(qū)動電路，三個步進電機驅(qū)動電路也分別連接到主控單元MCU，主控單元MCU上還設有溫度檢測單元、PWM風扇、按鍵、LCD顯示屏和USB模塊。所述防反接保護電路中，N溝道MOS管Q2選用irf8736場效應管，其電源輸入端子中的輸入端正極與輸出端正極直接相連，電源輸入端子中的輸入端負極連接到N溝道MOS管Q2的漏極，輸出端負極連接到N溝道MOS管Q2的源極，分壓電阻R25和R26為N溝道MOS管Q2提供偏置電壓，穩(wěn)壓二極管D7防止柵源電壓VGS過高擊穿N溝道MOS管Q2，電容C36、C37、C38和C39為輸入電源的濾波電容：當輸入電源正接時，即電源輸入端子中的輸入端正極連接輸入電源的正極，電源輸入端子中的輸入端負極連接輸入電源的負極，正向電壓通過電阻R25和R26分壓，電阻R26兩端的正向壓降VGS落在N溝道MOS管Q2的柵極，穩(wěn)壓二極管D7將電阻R26的兩端電壓嵌位在4.7V，N溝道MOS管Q2的漏極與源極飽和導通，此時電源輸入端子中的輸入端正極和輸入端負極正常輸出至輸出端正極和輸出端負極；當輸入電源反接時，即電源輸入端子中的輸入端正極連接輸入電源的負極，電源輸入端子中的輸入端負極連接輸入電源的正極，電阻R25和R26的兩端電壓為0，N溝道MOS管Q2的漏極與源極未導通，此時電源輸入端子中的輸入端正極和輸入端負極未輸出至輸出端正極和輸出端負極，起到防反接保護的作用。所述步進電機驅(qū)動電路中，核心器件集成電路U1選用DRV8825芯片，DRV8825芯片的1腳與2腳串聯(lián)電容C2為其內(nèi)部充電蓄能，3腳通過電容C3為4腳和11腳的相位驅(qū)動器電源提供柵極驅(qū)動電壓，6腳和9腳分別串接電阻R1和R2用來檢測輸出電流，5腳與7腳連接到步進電機M的正向輸入端，8腳與10腳連接到步進電機M的反向輸入端，12腳與13腳為DRV8825芯片提供基準電壓源，15腳為3.3VLDO電壓輸出，16腳為reset復位信號輸入，17腳為休眠/工作模式輸入，18腳為故障狀態(tài)指示輸出，通過上拉電阻R6在正常工作時保持為高電平，當芯片因過熱或過流保護時18腳會輸出一個低電平，19腳為衰減模式控制輸入，20腳為方向控制輸入，21腳為使能控制輸入，22腳為脈沖步進信號輸入，27腳為默認狀態(tài)指示輸出，14、28腳接地，24、25、26腳為細分模式選擇輸入，通過上拉電阻R4、R5將MODE0、MODE2管腳拉高，MODE1直接接地，細分模式設置為1/32細分，當其接點CB1短接即MODE0也接地時，則為1/16細分模式，RESET、SLEEP、DIR、ENABLE、STEP這五個管腳交由主控單元MCU的I/O口控制，決定步進電機的轉(zhuǎn)速、方向、使能與停止，12與13腳的輸入基準電壓源VREF結(jié)合6腳與9腳的檢測電阻R1、R2則決定驅(qū)動電路的最大輸出電流，其計算公式為I＝VREF/(5×0.25)，本實用新型中，當基準電壓VREF＝3V時，最大驅(qū)動電流為2.4A，可輕松驅(qū)動57步進電機。

所述步進電機驅(qū)動電路采用4層板工藝設計，走線少，散熱面積大，結(jié)合地層上排放的過孔，其散熱性能大大增強。本實用新型具有電源反接保護功能，同時降低了主控電路的發(fā)熱損耗，也有利于提高主控電路對步進電機的驅(qū)動能力，具有結(jié)構(gòu)簡單、設計合理等特點。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型防反接保護電路的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型步進電機驅(qū)動電路的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-輸入端正極，2-輸入端負極，3-輸出端正極，4-輸出端負極，P6-電源輸入端子。

具體實施方式

下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。

實施例：參看圖1-圖3，一種用于3D打印機中帶防反接及大電流驅(qū)動的主控電路，包括輸入電源和主控單元MCU，所述輸入電源連接到防反接保護電路，防反接保護電路分別連接到LDO降壓電路和繼電器切換單元，LDO降壓電路連接到主控單元MCU，繼電器切換單元分三路連接到三個步進電機驅(qū)動電路，三個步進電機驅(qū)動電路也分別連接到主控單元MCU，主控單元MCU上還設有溫度檢測單元、PWM風扇、按鍵、LCD顯示屏和USB模塊。所述防反接保護電路中，N溝道MOS管Q2選用irf8736場效應管，其電源輸入端子中的輸入端正極與輸出端正極直接相連，電源輸入端子中的輸入端負極連接到N溝道MOS管Q2的漏極，輸出端負極連接到N溝道MOS管Q2的源極，分壓電阻R25和R26為N溝道MOS管Q2提供偏置電壓，穩(wěn)壓二極管D7防止柵源電壓VGS過高擊穿N溝道MOS管Q2，電容C36、C37、C38和C39為輸入電源的濾波電容：當輸入電源正接時，即電源輸入端子中的輸入端正極連接輸入電源的正極，電源輸入端子中的輸入端負極連接輸入電源的負極，正向電壓通過電阻R25和R26分壓，電阻R26兩端的正向壓降VGS落在N溝道MOS管Q2的柵極，穩(wěn)壓二極管D7將電阻R26的兩端電壓嵌位在4.7V，N溝道MOS管Q2的漏極與源極飽和導通，此時電源輸入端子中的輸入端正極和輸入端負極正常輸出至輸出端正極和輸出端負極；當輸入電源反接時，即電源輸入端子中的輸入端正極連接輸入電源的負極，電源輸入端子中的輸入端負極連接輸入電源的正極，電阻R25和R26的兩端電壓為0，N溝道MOS管Q2的漏極與源極未導通，此時電源輸入端子中的輸入端正極和輸入端負極未輸出至輸出端正極和輸出端負極，起到防反接保護的作用。所述步進電機驅(qū)動電路中，核心器件集成電路U1選用DRV8825芯片，DRV8825芯片的1腳與2腳串聯(lián)電容C2為其內(nèi)部充電蓄能，3腳通過電容C3為4腳和11腳的相位驅(qū)動器電源提供柵極驅(qū)動電壓，6腳和9腳分別串接電阻R1和R2用來檢測輸出電流，5腳與7腳連接到步進電機M的正向輸入端，8腳與10腳連接到步進電機M的反向輸入端，12腳與13腳為DRV8825芯片提供基準電壓源，15腳為3.3VLDO電壓輸出，16腳為reset復位信號輸入，17腳為休眠/工作模式輸入，18腳為故障狀態(tài)指示輸出，通過上拉電阻R6在正常工作時保持為高電平，當芯片因過熱或過流保護時18腳會輸出一個低電平，19腳為衰減模式控制輸入，20腳為方向控制輸入，21腳為使能控制輸入，22腳為脈沖步進信號輸入，27腳為默認狀態(tài)指示輸出，14、28腳接地，24、25、26腳為細分模式選擇輸入，通過上拉電阻R4、R5將MODE0、MODE2管腳拉高，MODE1直接接地，細分模式設置為1/32細分，當其接點CB1短接即MODE0也接地時，則為1/16細分模式，RESET、SLEEP、DIR、ENABLE、STEP這五個管腳交由主控單元MCU的I/O口控制，決定步進電機的轉(zhuǎn)速、方向、使能與停止，12與13腳的輸入基準電壓源VREF結(jié)合6腳與9腳的檢測電阻R1、R2則決定驅(qū)動電路的最大輸出電流，其計算公式為I＝VREF/(5×0.25)，本實用新型中，當基準電壓VREF＝3V時，最大驅(qū)動電流為2.4A，可輕松驅(qū)動57步進電機。

所述步進電機驅(qū)動電路采用4層板工藝設計，走線少，散熱面積大，結(jié)合地層上排放的過孔，其散熱性能大大增強。本實用新型具有電源反接保護功能，同時降低了主控電路的發(fā)熱損耗，也有利于提高主控電路對步進電機的驅(qū)動能力，具有結(jié)構(gòu)簡單、設計合理等特點。

最后，應當指出，以上實施例僅是本實用新型較有代表性的例子。顯然，本實用新型不限于上述實施例，還可以有許多變形。凡是依據(jù)本實用新型的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均應認為屬于本實用新型的保護范圍。