步进电机驱动器PPT课件
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36
5、单极与双极驱动
37
5、单极驱动与双极驱动
单极性方式：
磁极上绕有两个线圈组成双 线圈，一个线圈直流通电产 生的极性，与另一个线圈直 流通电产生的极性相反，此 为单极性方式。
双极性方式：
激磁定子磁极的线圈为单线 圈绕组，磁极正反切换，则 电流需要正反向流
（a）单极与双极绕组
38
步进电机驱动
46
Thank You!
47
2020/1/8
48
15
3.1.3、步进电机的驱动电源
（a）单一电压型驱动电源
16
3.1.3、步进电机的驱动电源
（b）高、低压切换型驱动电源
17
3.2、恒电流斩波器驱动
（a）恒电流斩波器驱动原理
18
3.2、恒电流斩波器驱动
（b）恒电流斩波器驱动电路图
（a）恒电流斩波器驱动原理
19
4、节拍、步距角、细分驱动
（a）4细分微步进的电流波形
32
细分驱动
（a）4细分微步进的电流波形
（b）4细分微步进的转子步进
33
细分驱动
34
3相单3拍
定子通电顺序：
35
定子磁极极性切换
步进电机定子磁极吸引转子时，由于转 子磁极为永久磁极，有磁化的N极和S极 ，不论定子绕组激磁所产生极性为N极 还是S极均会产生吸引力。定子磁极激 磁为N极时，吸引S极性转子磁极，激磁 S极性的定子磁极会吸引转子的N磁极。 因此，定子磁极需要极性的切换。
4
1.2、内部结构
5
1.3、步进电机工作特性
1、来一个脉冲，转一个步距角。 2、控制脉冲频率，可控制电机的转速。 3、改变脉冲顺序，改变转动方向。 4、角位移量或线位移量与电脉冲数成正比 5、误差不累积，一般为步距角的3%-5%
6
2、步进电动机驱动介绍
7
2.1、步进电机控制系统
9
2.3、环形分配器、功率放大器
环形分配器：将来自控制电路的一 系列脉冲信号转换成控制步进电机 定子绕组通、断电的电平信号，并 按一定的规律分配给步进电动机驱 动器的各项输入端。环形分配器的 输出既是周期的，又是可逆的。
功率放大器：将环形分配器输出的 mA级电流进行功率放大，一般由前 置放大器和功率放大器组成。
20
电机主要性能指标
相数：是指电机内部的线圈组数，目前常用的有两相、三相、 五相步进电机。
拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数。 步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移。
21
节拍
单相轮流通电（M相单M拍） 顺时针轮回 A B C A 逆时针轮回 A C B A
双相轮流通电（M相双M拍） 顺时针轮回 AB BC CA AB 逆时针轮回 AC CB BA AC
当然也可采用恒流源供电，但这个恒流源不是普通的恒流源， 而是针对该步进电机专门设计的，最大输出电压符合电机允许 的最高电压，电流也符合电机的正常工作电流。
12
3.1、恒电压驱动
13
3.1.1、使用外加电阻的驱动
14
3.1.2、无外加电阻驱动
步进电机只有运行在低速下，才不需要外加电阻， 线圈直接用电源电压外加功率半导体作恒压驱动， 此时步进电机的线圈导线半径较细，匝数较多，电 阻值较大。此方法多用于小电流低速驱动方式。
单双相轮流通电（M相2M拍） 顺时针轮回 A AB B BC C CA A 逆时针轮回 A AC C CB B BA A
22
3相单3拍——两转子齿
23
3相单3拍——两转子齿
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2020/1/8
25
3相双3拍——两转子齿
26
3相双3拍——两转子齿
27
3相6拍——两转子齿
28
3相6拍——两转子齿
29
3相单3拍——两转子齿和四转子齿
30
步距角
31
细分驱动
细分驱动：细分步进驱动是将全 步进驱动时的步距角个相的电流 以阶梯状n步逐渐增加，使吸引 转子的力慢慢改变，每次转子在 该力的平衡点静止，全步距角作 n个细分，可使转子的运转效果 光滑。
优点：采用细分驱动技术可以大 大提高步进电机的步距分辨率， 减少转矩波动，避免低频共振以 及降低运行噪声。
(b)单极与双极电路与电压波形
39
6、步进电机驱动器的使用方法
40
Leabharlann Baidu
6.1、驱动器产品接线方式
共阴极接线 共阳极接线 差分方式接线法
41
6.2、电路图
共阳极接线
共阴极接线
42
6.2、电路图
差分接线
43
6.2、电机的接线
44
6.3、电路图
45
6.4、实物图（57步进电机+6560v4驱动器+步进电机控制器）
10
3、恒流驱动与恒压驱动
11
步进电机驱动
步进电机内部的绕组是一个感性负载，采用恒压源供电时，电 流的建立过程较长，也就是说力矩的建立过程较长，这就限制 了最高转速，因此在转速要求不高的情况下可用恒压源供电；
为了使步进电机能快速反应，有的线路采取双电源供电，就是 把一个供电过程分成两个阶段，先加较高的电压，以便快速建 立电流，当电流达到预定值，再切换为较低的电压；
步进电机是直流电驱动 的同步电机，它不能直 接由直流电源来驱动， 需要配置步进驱动器才 能运行。
8
2.2、步进电机驱动器原理图
步进电机驱动器：是一种能使 步进电机运转的功率放大器， 能把控制器发来的脉冲信号转 化为步进电动机的角位移的执 行机构，电机的转速与脉冲频 率成正比，所以控制脉冲频率 就可以精准的调速，控制脉冲 数就可以精准定位。
步进电机驱动
学生：周宁 指导老师：吴海彬 专业：测试计量技术及仪器
1
1
目录
1、步进电动机及其工作原理介绍 2、步进电机驱动器的主要工作原理 3、恒压与恒流驱动 4、节拍、步距角、细分 5、单极与双极驱动 6、驱动器产品的使用方法
2
1、步进电动机介绍
3
1.1、介绍
步进电动机属于断续运转的同步发动机。它将输入的 脉冲信号变换为阶跃的角位移或直线位移，也就是给 一个脉冲信号，电动机就转一个角度或者前进一步， 因此这种电动机叫步进电动机。因为它输入的既不是 正弦交流，也不是恒定直流，而是脉冲电流，所以又 叫做脉冲电动机。它是数字控制系统中的一种重要的 执行元件，主要用于开环控制系统，也可用于闭环系 统。
5、单极与双极驱动
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5、单极驱动与双极驱动
单极性方式：
磁极上绕有两个线圈组成双 线圈，一个线圈直流通电产 生的极性，与另一个线圈直 流通电产生的极性相反，此 为单极性方式。
双极性方式：
激磁定子磁极的线圈为单线 圈绕组，磁极正反切换，则 电流需要正反向流
（a）单极与双极绕组
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步进电机驱动
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Thank You!
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2020/1/8
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15
3.1.3、步进电机的驱动电源
（a）单一电压型驱动电源
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3.1.3、步进电机的驱动电源
（b）高、低压切换型驱动电源
17
3.2、恒电流斩波器驱动
（a）恒电流斩波器驱动原理
18
3.2、恒电流斩波器驱动
（b）恒电流斩波器驱动电路图
（a）恒电流斩波器驱动原理
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4、节拍、步距角、细分驱动
（a）4细分微步进的电流波形
32
细分驱动
（a）4细分微步进的电流波形
（b）4细分微步进的转子步进
33
细分驱动
34
3相单3拍
定子通电顺序：
35
定子磁极极性切换
步进电机定子磁极吸引转子时，由于转 子磁极为永久磁极，有磁化的N极和S极 ，不论定子绕组激磁所产生极性为N极 还是S极均会产生吸引力。定子磁极激 磁为N极时，吸引S极性转子磁极，激磁 S极性的定子磁极会吸引转子的N磁极。 因此，定子磁极需要极性的切换。
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1.2、内部结构
5
1.3、步进电机工作特性
1、来一个脉冲，转一个步距角。 2、控制脉冲频率，可控制电机的转速。 3、改变脉冲顺序，改变转动方向。 4、角位移量或线位移量与电脉冲数成正比 5、误差不累积，一般为步距角的3%-5%
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2、步进电动机驱动介绍
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2.1、步进电机控制系统
9
2.3、环形分配器、功率放大器
环形分配器：将来自控制电路的一 系列脉冲信号转换成控制步进电机 定子绕组通、断电的电平信号，并 按一定的规律分配给步进电动机驱 动器的各项输入端。环形分配器的 输出既是周期的，又是可逆的。
功率放大器：将环形分配器输出的 mA级电流进行功率放大，一般由前 置放大器和功率放大器组成。
20
电机主要性能指标
相数：是指电机内部的线圈组数，目前常用的有两相、三相、 五相步进电机。
拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数。 步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移。
21
节拍
单相轮流通电（M相单M拍） 顺时针轮回 A B C A 逆时针轮回 A C B A
双相轮流通电（M相双M拍） 顺时针轮回 AB BC CA AB 逆时针轮回 AC CB BA AC
当然也可采用恒流源供电，但这个恒流源不是普通的恒流源， 而是针对该步进电机专门设计的，最大输出电压符合电机允许 的最高电压，电流也符合电机的正常工作电流。
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3.1、恒电压驱动
13
3.1.1、使用外加电阻的驱动
14
3.1.2、无外加电阻驱动
步进电机只有运行在低速下，才不需要外加电阻， 线圈直接用电源电压外加功率半导体作恒压驱动， 此时步进电机的线圈导线半径较细，匝数较多，电 阻值较大。此方法多用于小电流低速驱动方式。
单双相轮流通电（M相2M拍） 顺时针轮回 A AB B BC C CA A 逆时针轮回 A AC C CB B BA A
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3相单3拍——两转子齿
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3相单3拍——两转子齿
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3相双3拍——两转子齿
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3相双3拍——两转子齿
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3相6拍——两转子齿
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3相6拍——两转子齿
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3相单3拍——两转子齿和四转子齿
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步距角
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细分驱动
细分驱动：细分步进驱动是将全 步进驱动时的步距角个相的电流 以阶梯状n步逐渐增加，使吸引 转子的力慢慢改变，每次转子在 该力的平衡点静止，全步距角作 n个细分，可使转子的运转效果 光滑。
优点：采用细分驱动技术可以大 大提高步进电机的步距分辨率， 减少转矩波动，避免低频共振以 及降低运行噪声。
(b)单极与双极电路与电压波形
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6、步进电机驱动器的使用方法
40
Leabharlann Baidu
6.1、驱动器产品接线方式
共阴极接线 共阳极接线 差分方式接线法
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6.2、电路图
共阳极接线
共阴极接线
42
6.2、电路图
差分接线
43
6.2、电机的接线
44
6.3、电路图
45
6.4、实物图（57步进电机+6560v4驱动器+步进电机控制器）
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3、恒流驱动与恒压驱动
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步进电机驱动
步进电机内部的绕组是一个感性负载，采用恒压源供电时，电 流的建立过程较长，也就是说力矩的建立过程较长，这就限制 了最高转速，因此在转速要求不高的情况下可用恒压源供电；
为了使步进电机能快速反应，有的线路采取双电源供电，就是 把一个供电过程分成两个阶段，先加较高的电压，以便快速建 立电流，当电流达到预定值，再切换为较低的电压；
步进电机是直流电驱动 的同步电机，它不能直 接由直流电源来驱动， 需要配置步进驱动器才 能运行。
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2.2、步进电机驱动器原理图
步进电机驱动器：是一种能使 步进电机运转的功率放大器， 能把控制器发来的脉冲信号转 化为步进电动机的角位移的执 行机构，电机的转速与脉冲频 率成正比，所以控制脉冲频率 就可以精准的调速，控制脉冲 数就可以精准定位。
步进电机驱动
学生：周宁 指导老师：吴海彬 专业：测试计量技术及仪器
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目录
1、步进电动机及其工作原理介绍 2、步进电机驱动器的主要工作原理 3、恒压与恒流驱动 4、节拍、步距角、细分 5、单极与双极驱动 6、驱动器产品的使用方法
2
1、步进电动机介绍
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1.1、介绍
步进电动机属于断续运转的同步发动机。它将输入的 脉冲信号变换为阶跃的角位移或直线位移，也就是给 一个脉冲信号，电动机就转一个角度或者前进一步， 因此这种电动机叫步进电动机。因为它输入的既不是 正弦交流，也不是恒定直流，而是脉冲电流，所以又 叫做脉冲电动机。它是数字控制系统中的一种重要的 执行元件，主要用于开环控制系统，也可用于闭环系 统。