两相步进电机单极性细分驱动方法
基于DSP的两相混合式步进电机细分驱动设计
０ 引言
步进 电机是一 种将 脉冲信 号转换 为 角位移 的执行 机构 ， 具有无 累积误 差 和易 于开环精 确控 制等 优点 ， 因 此得 到 了广 泛 的应 用 ，许 多 电脑绣 花机 电控 系统都采 用两 相混合 式步进 电机作 为驱动 电机 。但是 ，一般 的 步进 电机驱 动也 存在 着驱动 低频 振荡 、 电磁 噪声大 、 高 频运 行精度 差 等缺点 ［ 。随着 现代 电力 电子技 术 和微 １ ］ 处理 器技术 的飞速发 展 ，人 们 引入 了各 种控 制方式 以 克 服步进 电机 的缺点 ，其 中之一 便是 细分控 制技术 。
２ 图 ３所 示 。 、
作 者 简介 ：徐 慎 敏 （９ ５ ）男 ， １８ 一 ， 山东 潍 坊人 ， 读 硕 士 研 究 生 ， 在 研究 方 向为 自动 控 制 。
２１ ０ １年第 ２期
徐慎敏 ，等 ：５ ５ Ｄ Ｐ的两相混合式步进 电机 细分驱动设计 － Ｓ
．１ ５． ３
如 图 ２所 示 ，Ｐ ＷＭ１ 是 Ａ 相 Ｐ Ａ ＷＭ 驱 动信 号 ，
收稿 日期 ：２ １— １ｇ ０ ０１－ ４
机 的一 相绕 组分为 两部 分 ，一部 分正 向通 电 ，另 一部 分 反 向通 电 ，这样 可单极 性供 电而使 电机达 到正 、反
步进电机的细分控制
步进电机的细分控制
步进电机的细分控制是指通过对电机的控制信号进行细分，使电机的转动角度变得更精确。通常情况下，步进电机有固定的步距角度，比如1.8度、0.9度等。但通过细分控制，可以将
这个步距角度进一步细分，从而实现更精确的控制。
细分控制常用的方法是使用微步驱动器。微步驱动器可以将电机的控制信号进行细分，使电机能够以更小的步距角度运动。常见的微步数有2、4、8、16、32、64等。例如，如果一个步进电机的步距角度为1.8度，通过设置微步数为16，就可以将每个步进分为16个微步，从而实现步距角度为0.1125度的细
分控制。
细分控制可以提高步进电机的精度和平滑性，减小震动和噪音。但同时也增加了系统的复杂性和控制难度。细分控制还可以实现步进电机的微调和精确定位，适用于需要高精度的应用场合，如3D打印机、数控机床和精密仪器等。
需要注意的是，细分控制会增加步进电机的功耗和热量产生，需要考虑电机和驱动器的散热问题。此外，选择合适的驱动器和控制方式也是细分控制的关键，不同的电机和应用场景可能需要不同的控制方法和参数设置。
二相步进电机细分驱动的设计与实现
（Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）
图 ｌＯ
三部分相互之间传递变量信息，定时中断对拨 码消抖处理，将最终的拨码状态值存入全局变量中 供主程序调用判断。主程序中主要负责根据当前的 拨码值，对控制部分用到的变量进行赋值，赋过值 的变量将在外部中断的步进电动机函数中影响电动 机运行参数。
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百度文库
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例１
３硬件系统设计
系统分为三部分：微步信号发生及时序控制环 节；线性ＰＷＭ斩波环节；驱动电路环节。如图２ 所示。
细分驱动器的目标是产生类似图１下面部分所 示的正弦形的驱动电流。ＤＡＣ产生的正弦电压值 与电机反馈电压比较后产生相应的ＰＷＭ（脉宽调 制）信号，该信号作为驱动环节的输入，直接影响 电动机每相的电流值，最终驱动电动机，使其两相 电流跟随ＤＡＣ的输出而变化。
１３ ＡＧＮＤ
５ ＣＴ ６
ＲＴ ７ ＧＮＤ
１２
Ｖｃｃ
Ｃ２ —《１１
１０ Ｅ２
１２Ｖ
８ Ｃｌ
９ ＡＧＮＤ Ｅｌ
ＴＬ４９４
图４芯片设计图
ＲＴ、ＣＴ分别接２０ｋｆｌ电位器和０．ＯｌａＦ电容， 调节电阻产生１５ｋＨｚ的频率。
步进电机驱动器及细分控制原理
步进电机驱动器及细分控制原理
步进电机驱动器原理：
步进电机必须有驱动器和控制器才能正常工作。驱动器的作用是对控制脉冲进行环形分配、功率放大，使步进电机绕组按一定顺序通电。
以两相步进电机为例，当给驱动器一个脉冲信号和一个正方向信号时，驱动器经过环形分配器和功率放大后，给电机绕组通电的顺序为AA
BB A A B B
，其四个状态周而复始
进行变化，电机顺时针转动；若方向信号变为负时，通电时序就变为
AA B B
A A BB
，电机就逆时针转动。
随着电子技术的发展，功率放大电路由单电压电路、高低压电路发展到现在的斩波电路。其基本原理是：在电机绕组回路中，串联一个电流检测回路，当绕组电流降低到某一下限值时，电流检测回路发出信号，控制高压开关管导通，让高压再次作用在绕组上，使绕组电流重新上升；当电流回升到上限值时，高压电源又自动断开。重复上述过程，使绕组电流的平均值恒定，电流波形的波顶维持在预定数值上，解决了高低压电路在低频段工作时电流下凹的问题，使电机在低频段力矩增大。
步进电机一定时，供给驱动器的电压值对电机性能影响较大，电压越高，步进电机转速越高、加速度越大；在驱动器上一般设有相电流调节开关，相电流设的越大，步进电机转速越高、力距越大。
细分控制原理：
在步进电机步距角不能满足使用要求时，可采用细分驱动器来驱动步进电机。细分驱动器的原理是通过改变A，B相电流的大小，以改变合成磁场的夹角，从而可将一个步距角细分为多步。
定子
A
转子
S
N
B B B
S
N
A A
(a)(b)
A
S N
B B N S B
S N
A
(c)(d)
步进电机驱动方式的分类及比较
步进电机驱动方式的分类及比较
步进电机驱动方式的分类及比较：步进电机驱动方法的分类主要有恒电压驱动方式、恒电流斩波驱动方式和细分驱动方式。以下是这几种驱动方式的简介及比较。
1 恒电压驱动方式
1．1 单电压驱动
单电压驱动是指在电机绕组工作过程中，只用一个方向电压对绕组供电。如图2所示，L为电机绕组，VCC为电源。当输入信号In为高电平时，提供足够大的基极电流使三极管T处于饱和状态，若忽略其饱和压降，则电源电压全部作用在电机绕组上。当In为低电平时，三极管截止，绕组无电流通过。
为使通电时绕组电流迅速达到预设电流，串入电阻Rc；为防止关断T时绕组电流变化率太大，而产生很大的反电势将T击穿，在绕组的两端并联一个二极管D和电阻Rd，为绕组电流提供一个泄放回路，也称“续流回路”。
单电压功率驱动电路的优点是电路结构简单、元件少、成本低、可靠性高。但是由于串入电阻后，功耗加大，整个功率驱动电路的效率较低，仅适合于驱动小功率步进电机。
1．2 高低压驱动
为了使通电时绕组能迅速到达设定电流，关断时绕组电流迅速衰减为零，同时又具有较高的效率，出现了高低压驱动方式。
如图3所示，Th、T1分别为高压管和低压管，Vh、V1分别为高低压电源，Ih、I1分别为高低端的脉冲信号。在导通前沿用高电压供电来提高电流的前沿上升率，而在前沿过后用低电压来维持绕组的电流。高低压驱动可获得较好的高频特性，但是由于高压管的导通时间不变，在低频时，绕组获得了过多的能量，容易引起振荡。可通过改变其高压管导通时间来解决低频振荡问题，然而其控制电路较单电压复杂，可靠性降低，一旦高压管失控，将会因电流太大损坏电机。
两相混合式步进电机细分驱动器设计
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两相混合式步进电机细分驱动器设计
北京航天发射技术研究所 郝欣伟 袁 皓 刘云秋 翟志强
针对数字阀和数控油缸使用的两相混合步进电机，阐述了步进电机细分驱动原理，提出电流矢量恒幅均匀旋转的细分方法，基于LMD18245设计了细分控制电路和细分驱动软件，并进行了力矩测试试验。
前言：混合式步进电动机是在同步电动机或者在永磁感应子式同步电动机的基础上发展 吴付法 起来的。既有反应式步进电动机基于气隙磁导变化的特征，又有轴向恒定磁场的永磁式步进电动机的特征。其综合了该两类步进电动机的特点，具有分辨率高，输出转矩大，控制功率小等优点，是目前应用最为广泛的步进电动机种类。
目前数字阀和数控油缸多选用两相混合式步进电机作为数字阀和数控油缸的驱动元件，其控制系统采用外购驱动器+控制单元的方式实现。其系统结构如图1（左）所示，采用两层结构实现。其中3台外购驱动器实现3台步进电机的细分驱动，为满足电磁兼容要求，需要设计驱动转接装置将其封装在一个单机内；控制单元基于CAN 总线设计，实现与上位机通信，并输出3台驱动器所需的位置脉冲和方向控制信号，为5V 逻辑电平。从中可以看出，系统结构较复杂，环节较多，核心驱动部分采用外购件，成本高。
为简化设计，节约成本，提高可靠性，作者基于XC164单片机平台，开发了两相混合式步进电机细分驱动电路，设计了细分驱动软件，并集成到步进电机控制单元中，只需一个单机即可实现上述两层结构所能完成的功能。其结构框图，如图1（右）所示。
以下，详细介绍了其细分驱动原理，以及驱动电路和软件实现
两相步进电机控制原理
两相步进电机控制原理
1.步进电机原理
步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移的执行机构。每个电脉冲信号对应于步进电机的一个步进角，因此步进电机可以通过接收一系列脉冲信号来精确控制其旋转角度。步进电机按其工作原理可分为反应式、永磁式和混合式三种，其中在微特电机中应用最广泛的是混合式步进电机。
2.电机驱动方式
根据不同的电源和控制方式，步进电机驱动可分为单极性驱动和双极性驱动。单极性驱动是只给一个线圈通电，通过改变通电方向来控制步进电机的旋转方向；而双极性驱动是给两个线圈同时通电，通过改变两个线圈电流的方向和大小来控制步进电机的旋转方向和速度。双极性驱动又可分为二二拍、四拍、八拍等多种驱动方式。
3.脉冲信号控制
步进电机的旋转角度严格正比于输入脉冲的个数。控制输入脉冲的个数就可以实现对步进电机的旋转角度进行精确控制。为了防止步进电机失步，需要保证每个脉冲信号的宽度足够长，一般要大于6-7ms。
4.方向控制
通过给步进电机驱动器输入不同的控制信号，可以改变步进电机的旋转方向。通常情况下，控制信号需要与原脉冲信号反相，从而实现步进电机的反向旋转。
5.速度控制
步进电机的旋转速度与输入脉冲的频率成正比。通过改变输入脉冲的频率就可以实现对步进电机的旋转速度进行控制。
6.细分控制
细分控制是指通过细分驱动器将步进电机的步距角进一步细分，从而减小步进电机的步距角，提高步进电机的旋转精度。细分驱动器可以通过对输入脉冲进行不同的分配和叠加来实现细分控制。
7.防抖动控制
由于步进电机采用的是开环控制系统，因此在其旋转过程中容易受到外界干扰而产生抖动现象。为了减少抖动现象对控制系统稳定性的影响，需要进行防抖动控制。常用的防抖动方法包括采用消抖电路、采用细分驱动器、选用质量好的编码器等。
步进电机驱动细分原理
步进电机驱动细分原理
步进电机驱动细分原理是通过改变电流波形来实现对步进电机精细控制的一种方法。在传统的双极性驱动方式中，每一相都只有两种状态：激活和不激活。而细分驱动则将每一相的激活状态进行进一步细分，使得电流具有更多个离散的状态。
细分驱动的基本原理是通过改变驱动器输出的电流波形来实现对步进电机转子位置的微调。具体来说，细分驱动使用一种特殊的电流控制技术，将总电流周期性地细分成多个小的电流脉冲。通过改变电流脉冲的大小和时序，可以在每一个基本步进角度上进行更细致的位置控制。
通常，在步进电机驱动器中使用的细分驱动方式有全步进和半步进两种。全步进是最基本的细分方式，在一个完整的电流周期内将电流波形分为两个相等的部分，每个部分激活的时间持续一个基本步进角度。而半步进则是在全步进的基础上，对激活时间进行了进一步细分，使得每个部分激活的时间只有全步进时间的一半，从而实现了更精细的位置控制。
细分驱动的实现离不开现代步进电机驱动器中的电流控制电路。这些电路通常包括高性能的电流感应器、精确的分流器和多级放大器等。通过这些电路的协同作用，细分驱动器可以在每个细分步进角度上产生相应大小和时序的电流脉冲，实现对步进电机位置的微调控制。
总而言之，步进电机驱动细分原理是通过改变电流波形来实现
对步进电机位置的微调。通过细分驱动方式，可以获得更精细的步进角度控制，提高步进电机的定位精度和运动平滑性。
步进电机细分工作原理
步进电机细分工作原理
步进电机的细分工作原理是通过改变驱动电流的形状来实现的。一般情况下，步进电机的驱动方式是脉冲驱动，每来一个脉冲，步进电机就会前进一定的步进角度。而细分则是指在一个步进角度内再细分出更小的角度。
步进电机的细分工作原理是通过改变驱动电流的形状来实现的。细分驱动电流的形状可以分为两种：单相与双相。其中，单相细分时，驱动电流只有一路；而双相细分时，驱动电流有两路。通过改变细分电流的形状，可以使步进电机在一个步进角度内细分出更小的角度，从而实现步进电机的精确控制。
在单相细分中，驱动电流的形状变化主要是通过改变驱动电流的占空比来实现的。在每一个步进角度中，通过改变驱动电流的占空比，可以在一个步进角度内细分出更小的角度。占空比变化越细致，步进电机的运动就越精确。
在双相细分中，驱动电流的形状变化则是通过改变驱动电流的相位来实现的。在每一个步进角度中，通过改变驱动电流的相位差，可以在一个步进角度内细分出更小的角度。相位差变化越细致，步进电机的运动就越精确。
细分驱动可以提高步进电机的位置精度和运动平滑度，但也会增加控制难度与复杂度。因此，在选择细分驱动的方式时，需要综合考虑步进电机的要求和实际应用场景来确定最合适的细分方式。
两相四线步进电机+细分器
两相四线步进电机
四线电机只有双极驱动，接法为：黑接A+ 绿接A-
红接B+ 蓝接 B-
细分器
细分调节（Excitation）
拨码开关S1，S2和S3用来调节电机细分模式，共8种细分模式：
S1=0，S2=0，S3=0，整步
S1=1，S2=0，S3=0，半步
S1=0，S2=1，S3=0，1/4步
S1=1，S2=1，S3=0，1/8步
S1=0，S2=0，S3=1，1/16步
S1=1，S2=0，S3=1，1/32步
S1=0，S2=1，S3=1，1/64步
S1=1，S2=1，S3=1，1/128步
注：*拨码开关拨至ON表示1，反之表示0
衰减调节（Decay）
THB7128芯片无需衰减调节，芯片内部固定在最广泛的适用电流衰减值
电源指示灯VCC：
接通电源，VCC亮起
信号输入端口：
CLK+：步进脉冲信号+极
CLK-：步进脉冲信号-极
EN+：使能信号+极
EN-：使能信号-极
CW+：方向控制信号+极
CW-：方向控制信号-极
输出及电源端口：
VCC：接电源+极
GND：接电源-极
A+，A- 接步进电机A相
B+，B- 接步进电机B相
注：
1.有6个输入端，可方便的接成共阳或共阴形式
2.输入脉冲电平是5V，若是12V电平则要串接一个1K欧电阻，若是24V 则串接一个2.4K欧的电阻
3.CLK有脉冲时电机转动，若0.5秒内CLK无脉冲，则进入设定的保持
电流状态，当CLK脉冲再次到来，电机电流立即进入工作电流模式4.CW方向控制信号为高电平，电机在步进脉冲触发下正转，为低电平或悬空则为反转
5.EN为低电平或悬空时为工作状态，高电平时输出电流为0，电机无锁定转矩（脱机）
基于细分控制的步进电机驱动器的设计
基于细分控制的步进电机驱动器的设计步进电机驱动器是一种常用于精密控制系统的电机驱动器，其通过精
确的细分步进来控制电机的位置和速度。在设计步进电机驱动器时，需要
考虑到多个因素，包括电机的规格、细分控制的方式、控制信号的生成和
电机保护等。以下是一个基于细分控制的步进电机驱动器设计的详细说明。
首先，我们需要选择合适的步进电机作为驱动器的核心。步进电机的
规格包括相数、相电流、步距角等。根据实际需求和应用场景选择合适的
步进电机，一般需要考虑到负载要求、精度要求和速度要求等因素。
接下来，我们需要设计细分控制的方式。细分控制是通过改变驱动器
的控制信号来实现的，常见的细分控制方式有全步进控制、半步进控制和
微步进控制。全步进控制是最简单的控制方式，步进角为1.8°；半步进
控制将相邻的全步进位置再二分，步进角为0.9°；微步进控制是最精确
的控制方式，它可以将步进角细分到更小的角度，如0.18°或更小。选
择细分控制方式需要根据实际需求和精度要求来决定。
控制信号的生成是步进电机驱动器设计中的一个重要环节。我们可以
使用微处理器或专用的步进电机控制芯片来生成控制信号。控制信号的频
率和脉宽决定了步进电机的速度和位置。通过调整脉冲频率和脉冲宽度，
可以实现对步进电机的精确控制。同时，还可以使用加速和减速算法来实
现步进电机的平滑运动。
在设计步进电机驱动器时，还需要考虑到电机的保护机制。步进电机
在工作时可能会产生过大的热量，因此需要设计合理的散热系统来降低电
机温度。此外，还需要考虑到过流、过压和过载等故障保护功能，以保护
步进电机细分原理
步进电机细分原理
步进电机一直以来都是用于运动控制的一种重要元件，主要由驱
动器、电机和减速器组成。步进电机细分是一种技术，它可以减少电
机的步进角，从而实现高精度的步进控制。
步进电机细分的基本原理是使用电机驱动器解耦步进电机的步进角，从而增加步进电机的细分等级。通过更改电机驱动器的控制指令
可以减少电机的步进角，从而实现高精度的步进控制。步进电机细分
可以通过下列四种方式实现：使用传统的共阴极方式、使用三阻改进
方式、使用整流器插入技术和使用改进的整流器板技术。
传统的共阴极方式是将电机插入电源共阴极中有效地改变细分等级，并不需要更改电机驱动器的控制指令，但是会产生一些损耗。而
使用三阻改进方式可以有效地减少损耗，但是使用此方法必须根据电
源电压变化而变化。而使用整流器插入技术可以有效解耦电机的步进角，提高精度，但是需要根据步进电机的工作电压、电流和负载情况
来设计整流器的型号。最后使用改进的整流器板技术可以有效地控制
步进电机的角度及其细分等级，而且不受外界环境影响。
总之，步进电机细分技术是用于通过更改电机驱动器的控制指令
减少电机的步进角，从而实现高精度的步进控制的一种技术，有四种
方法可以实现步进电机细分：传统的共阴极方式、使用三阻改进方式、使用整流器插入技术和使用改进的整流器板技术，每种方法都有自己
的优点和缺点，应根据实际应用情况进行选择。
试析步进电动机细分驱动控制技术的研究运用
步进 电动 机细分驱动控制技术在机 械加工等 精密器械 的制造 率等相关 的过程进行精密曲线的描绘 。 在运转过程 中对于步进电机 方面 均有 自己独特的优势 ， 在我 国科学 技术不断发展 的今 天 ， 面对 锁转 过的角度 、 弧度 以及在 电流变化 的过程 中都会受 到整个操 作系 各种技术 的不断发展以及提升 。 步进电机的改造 以及相关原理 的更 统的操控 ， 有效 的将 整个软件 内部 的工作状况展现出来 。 新一直没有受到阻碍。在科学技术不断引领社会发展 的今天 ， 有效 信号 的有效处 理是单 片机细分步进 电机在进 行精 度驱动技 术 的将 步进 电机细分驱动控制技 术进行改革 、 研发 、 实际应用对 我 国 的使 用过程 中一项十分重要的使 用技术 。 其 自身 的发展使用具有独 在未来 的发展建设 过程 中必然会起到 良好 的促进作用 ， 以下将试析 特的技术 内涵 ， 这是一种 由积分电路 、 触发元件 以及相 关 的各类 高 步进 电动机细分驱动控制技术 的研究运用。 端电子控 制、 电子驱 动电路 以及部件相互组合搭 配而成的。其在实 １步 进 电动 机 际的使用 中 ， 主要工作是 为 Ｐ ＷＭ提供 、 抽取正确 的步进 电机的细分 步进 电动机把电脉冲信号变换 成角位移 以控 制转子转 动的微 直流分量信号 ， 并通过控 制场效应 管的开闭原件 对其 进行开启 以及 特 电机 。 在 自动控制装置 中作 为执行元件 。 每输入一个脉冲信号 ， 步 关闭的有效控制 。只有有效 的完善这种对步进 电机 的电流 、 细分信 进 电动机前进一步 ， 故又称脉冲电动机 。步进电动机多用于数字式 号的管理 ， 才能够完善细分驱 动在 实际操作 应用 中的控制 。在科学 计算机 的外部设备 ， 以及打印机 、 绘 图机和磁盘等装 置。 技术承载世界 的今天 ， 有 效的将单片机作为一 种媒 介 ， 结合 到步进 步进 电动机的驱动电源 由变频脉 冲信号源 、 脉冲分配器及脉冲 电机的细分驱 动控制技术 的完善过程 中去 ， 其实际的结果表明 了该 放大器组成 ， 由此驱动 电源 向电机绕组提供脉 冲电流 。 技术能够有效 的客服在操作 中难以进 行均匀细分技术 的难题 。 通过 步 进 电机 的 优 点是 没有 累积 误 差 ， 结构简单 ， 使用维修方便 ， 制 与计算机 的有效链 接 ， 将 其输入的细分波形进 行正确 的分析 ， 借此 造成本低 ， 步进 电 动 机 带 动 负 载惯 量 的 能 力 大 ， 适 用 于 中小 型 机 床 进 行 指 令 的下 达 ， 就 可 以 在 有 效 的实 现 对 步进 电 机 的控 制 ， 这种方 和速度精 度要求不高 的地方 ， 缺点 是效率较低 ， 发热大 ， 有时会 “ 失 式较之传 统模式而言 ， 其具有更高 的科 学利用价值以及操作简便 的 步” 。 特点。在步进 电机 细分驱动控制技术 的引领运用下 ， 整个操作过程 ２ 步 进 电机 细 分 驱 动 控 制 原 理 和 方法 都变得相 当简单 ， 在应用 过程 中只要通过单极 性方法 的调整 ， 就可 ２ ． １ 步进 电机细分原理。 步进电机在进行运转工作 中， 最 主要 的 以有效的将理论计算 中的得到 的数据进行最大化 的应用 ， 进而达到 是依靠励 磁绕组之 间因为特定 性能产生旋转 式的合磁场 带动转子 整个驱分过程实现完美 的细分管理 ， 在实际 的操作运用 中有效 的降 进行 同步运动 。在步进电机 没有进行 细分 时候 ， 合磁场会一种不变 低 了因操作方式复杂繁琐而带来的隐患。 的角度运转 ， 当励磁绕组在电流通过时候 ， 会产 生磁 通量 ， 控制好 电 ３ ． ２ 恒频脉宽调制细分驱动 。步进 电动机 的细分控制方法 ， 是通 流 的方向实现对步进 电机 合磁场的控制 ，步进 电机在 细分的情形 过控制步进电机各相绕组 中的电流 ， 使其按一定 的规律 阶梯上升或 下， 其 工作 时候可 以实现对绕组电流大小 进行精确 的控制 。 下 降，从 而获得从零到最 大相 电流之间 的多个稳 定 的中间电流状 ２ ． ２步进 电机 细 控 制 方 法 态。 恒频脉宽调制细分技术 ， 采用可 变细分控制原理产生阶梯波 ， 而 ２ ． ２ ． １ 等 电流细分 驱动法。细分驱动技术通过 对相电流实施 阶 在恒流 阶段 采用定频脉宽调制 ， 使其功率 管工作在开关 状态 ， 这样 梯控制 ， 让 步进 电机 围绕在一个很小 的角度运转 ， 将 电流均匀细化 ， 既解决 了可变细分 功率管损耗大 的问题 ， 又避免 了数字细分 的脉 宽 也 使 得 围绕 的角 度 均 分 。 调制波计算时间过长不 易实现 的问题 。 ２ ． ２ ． ２实 现 振 动 频 率 的 降 低 。在 面 对 实 际状 况 发 生 的过 程 中 ， 应 ４细分驱动的 Ｓ Ｐ Ｗ Ｍ 控 制 该 根 据 操 作 过 程 中的 行 为技 术 准 则 ， 在 分 析 出步 距 角 以及 相 关 电流 在细分驱动的 Ｓ Ｐ ＷＭ控制过程 中 ， 一般使用采用控制理论 为指 的 曲线 之 后 ， 在 此 基 础 之 上 对 步 进 电机 相 关 器 件 的 电流 进 行 控 制 并 导 ， 由于在整个 控制过程 中， 冲量相等但是形 状行有很 大差异 的狭 加 以修正 ， 只有在此基础之上建立 的调整才能够实现步进 电机在实 窄脉冲 ， 在一定 的惯性条件下实施操作 ， 组合控 制 ， 最后得 到的结果 际工作 中步距角的均分。 差别不大 ， 基本相 同， 如果将 正弦波均 匀等分成若干份 ， 且将这些均 ２ ． ２ ． ３电流矢量恒 福均 匀旋转法 。步进 电机内部的合成磁场要 与分布 的正弦波看成宽度相 等但 是幅值有很大差异的若干个脉冲 ， 想保持一定 的参数恒定 ， 就需要使用特定 的方式来实现 。在操作过 再将这个序列脉冲用同样数 量等幅值 不等宽度 ， 宽度 与按正 弦规律 程 中， 可以通过将磁场保持在与运行方 向同一方 向上进行一致性 的 变化 的脉冲代替 ， 即Ｓ Ｐ ＷＭ。这种 Ｓ Ｐ ＷＭ的脉 冲可用单 片机配合相 协调 ， 再或者在将变化变化均匀处理 ， 通过实践操作 ， 传统 的步进 电 应 的控制 电路来实现。通过无数 次的实践操作和理论研究证明 ， 在 机细分驱动技术的使用是依 靠在各种硬件的强大配合之下进行的 ， 单 片机源源不断 的将 细分 并且 已经量化好 的控制 电压信 号传输 出 但是这种方式要想在一段时间内实现所谓的恒力矩均匀细分 ， 然后 去 的情况下 ， 再 同 Ｄ／Ａ转换 后与三角波 进行 比较 ， 形成 脉宽调制 在此基础上在进行有效的控制将 会出现相 当大 的难度。 但是科 学技 信号加在步进电机的绕组上 ， 实现细分驱动 。 术的发展 为我们提供 了条件 ，通过使用单片步进 电机控制系统 ， 将 结束 语 部分数据存储在软件系统 中， 然后进行各种 细分 电流有关信 号的 步进 电机作 为数字化控制 电机的一种 ， 其具 有着悠久 的发 展历 控 制输 出 。 史。 在未来 的发展道路上 ， 随着科学技术的不断完善 ， 步进 电动机细 ３ 步 进 电 机 的 细分 驱动 控 制 技 术 研 究 运 用 分驱动控制技术必将得到有效 的改进 以及完善 。 通过现实 的发展现 ３ ． １ 单片机细分步距精度驱动 。作 为单 片机 细分 步距 控制系统 状我们可 以清晰的判断 ， 其未来的应用价值将无 可估量 。 的核心 ， 在 进行细分步距 精度的调整控制过程 中 ， 其 主要还是依靠 参 考 文 献 定 的组合程序 ，岁正在运行 的电机 产生符合 其运转工作的 Ｐ ＷＭ ｆ １ １ 花 同． 步 进 电机 控 制 系统设 计 ｌ Ｊ １ ＿ 电子 设计 工程 ， ２ ０ １ １ （ １ ５ ） ． 细分信号 ， 使整个步进 电机 的相关相数 、 细分倍数 、 运行过 程中的频
步进电机驱动方式(细分)概述
步进电机驱动方式（细分）概述
众所周知，步进电机的驱动方式有整步，半步，细分驱动。三者即有区别又有联系，目前，市面上很多驱动器支持细分驱动方式。本文主要描述这三种驱动的概述。
如下图是两相步进电机的内部定子示意图，为了使电机的转子能够连续、平稳地转动，定子必须产生一个连续、平均的磁场。因为从宏观上看，电机转子始终跟随电机定子合成的磁场方向。如果定子合成的磁场变化太快，转子跟随不上，这时步进电机就出现失步现象。
既然电机转子是跟随电机定子磁场转动，而电机定子磁场的强度和方向是由定子合成电流决定且成正比。即只要控制电机的定子电流，则可以达到驱动电机的目的。下图是两相步进电机的电流合成示意图。其中Ia是由A-A`相产生，Ib是由B-B`相产生，它们两个合成后产生的电流I就是电机定子的合成电流，它可以代表电机定子产生磁场的大小和方向。
有了以上的步进电机背景描述后，对于步进电机的整步、半步、细分的三种驱动方式，都会是同一种方法，只是电流把一个圆(360°)分割的粗细程序不同。
整步驱动
对于整步驱动方式，电机是走一个整步，如对于一个步进角是3.6°的步进电机，整步驱动是每走一步是走3.6°。
下图是整步驱动方式中，电机定子的电流次序示意图：
由上图可知，整步驱动每一时刻只有一个相通电，所以这种驱动方式的驱动电路可以是很简单，程序代码也是相对容易实现，且由上图可以得到电机整步驱动相序如下：
BB’→A’A→B’B→A A’→B B’
下图是这种驱动方式的电流矢量分割图：
可见，整步驱动方式的电流矢量把一个圆平均分割成四份。
基于DSP的两相步进电机细分驱动器设计
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｔｗｏ － ｐ ｈ ａ ｓ ｅ Ｓ ｔ ｅ ｐ ｐ ｅ ｒ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ Ｓ ｕ ｂ ｄ ｉ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｄｒ ｉ ｖ ｅ ｒ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＤＳ Ｐ
Ｚ ＨＯＵ Ｙｏ ｎ ｇ － ｍｉ ｎ ｇ，ＸＵ Ｊ ｉ ｎ — ｌ ｉ ａ ｎ ｇ，Ｌ Ｉ Ｘｉ ａ ｎ ｇ — ｙ ａ ｎ ｇ，Ｗ ＡＮＧ Ｚ ｈ ｅ ｎ － ｚ ｈ ｅ ｎ
Ｐ ＷＭ ｗ ａ ｖ ｅ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｆ ｕ ｚ ｚ ｙ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ ｄ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ （ Ｐ Ｄ）ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌｇ ａ ｏ ｉ ｒ ｈ ｔ ｍ， ｍａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｈｅ ｔ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｖ ａ ｒ ｙ ｅｒ ｐ ｉ ｏ ｄ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｉ ｎ
第 ５１卷 第 ４期 ２ ０１ ７ 年 ４ 月
电 力 电 子 技 术
Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ
Ｖ０ １ ． ５ １ ．Ｎｏ ． ４ Ａｐ ｉｌ ｒ ２ ０１ ７
基于 Ｄ Ｓ Ｐ的两相步进 电机细分驱动器设计
周 永 明 ，许 进 亮 ，李 向 阳 ，王 真 真
（ 北 京航天 发射技 术研 究所 ，北 京 １ ０ ０ ０ ７ ６ ） 摘要： 在 国产数 字信 号处 理器 （ Ｄ Ｓ Ｐ ） 控 制器和 Ｈ桥 驱动 器基 础上 ， 设计 了一款 两相步 进 电机 细分 驱动 电路 。依
两相混合式步进电机及其驱动技术
2. 两相混合式步进电机工作原理
每转12步的模型电机
N
SS i
N
图6-4
定子上有四个绕有线圈的磁极（齿），相对磁极的线圈串联 组成两相绕组。 由于同一相绕组两个线圈绕线的方向相反，通过同一电流时 所 产 生的磁场方向也相反。 电流从相反方向流过同一相绕组产生的磁场方向也相反。 转子由两段永磁体组成，一段呈N极性，一段呈S极性。 每段永磁体有3个齿，齿距为120度，N极齿和S极齿彼此 错 6 开1/2齿距。
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5）微步距工作方式
ia
t
ia
t
在双四拍工作方式中，当两相绕组通以相等的电流时，电机 转子停在一个中间的位置。如果两相绕组电流不等，转子位 置将朝电流大的定子极方向偏移。 利用这个现象我们可使电机工作在微步距方式：将两相绕组 中的电流分别按正弦和余弦的轮廓呈阶梯式变化。则每个整 步距就分成了若干微步距。 12 微步距方式的步距角更小，将使电机运行更加平稳。
3）功率放大—单电压驱动方式
由于时间常数Te=L/R的作用，相应的平均电流减少而导 致输出转矩下降。 稳态时电流由电源电压和绕组电阻R决定，由于R比较小， 电源电压不能太高，这也限制了电流上升速度。 一般加电阻Rs解决上面两个问题，但本身消耗功率太大。 这种驱动线路虽然简单、成本低，但效率太低，现已很少 24 采用。