常州步進電機細分驅動知識普及
日期：2013/7/22 11:01:39 瀏覽次數： 次
常州步進電機細分驅動知識普及
1、步進電機細分驅動技術
是一種可以顯著改善步進電機綜合使用性能的驅動控制技術．從本質上講是對
步進電機的勵磁繞組中電流的控制，使步進電機內部的合成磁場為均勻的圓形旋轉磁場，從而實現步進電
機步距角的細分．要想實現步距角均勻細分控制，必須合理控制電機繞組中的電流，使步進電機內部合成磁場的幅值恒定，每個進給脈沖所引起的合成磁場的角度變化要均勻。采用附控制步進電機，利用附中的嵌入式EAB，可以構成存放電機各相電流所需的控制波形表．
利用黜設計的數字比較器可以同步產生多路刪電流波形，對多相步進電機進行靈活控制．若改變
ROM控制波形表的數據、增加計數器和比較器的位數，提高計數精度，就可以提高PwM波形的細分精度，對步進電機的步進轉角進行任意細分，實現步進轉角的精確控制．用FP(認實現多路刪控制，無須外接D／A
轉換器，使外圍控制電路大大簡化，并且能獲得良好的控制效果．采用EDA技術用硬件描述語言進行設計的
控制模塊，具有良好的通用性，可以方便地移植到各種FpGA／cPLD上．
2、步進電機細分驅動原理
步進電機的驅動是靠給步進電機的各相勵磁繞組輪流通以電流，實現步進電機內部磁場合成方向的變
化來使步進電機轉動的．設矢量TA/TB/TC/TD為步進電機A、B、C、D四相勵磁繞組分別通電時產生的磁場
矢量TAB、TBC、TCD、TDA為步進電機中AB，BC，CD，DA兩相同時通電產生的合成磁場矢量．當給步進電機
的A，B，C，D四相輪流通電時，步進電機的內部磁場從TA一TB一TC一TD，即磁場產生了旋轉．一般情況
下，當步進電機的內部磁場變化一周(360°)時，電機的轉子轉過一個齒距，因此，步進電機的步距角鉛可
表示為
θB=θM／Nr (1)
其中Nr為步進電機的轉子齒數，θM為步進電機運行時兩相鄰穩定磁場之間的夾角．θM與電機的相數(M)和
電機的運行拍數有關．當電機以單4拍方式運行時θM =90°；當電機以四相8拍方式運行時，θM =45°．和單
四拍方式相比，θM和θB都減小了一倍，實現了步距角的二細分．但是在通常的步進電機驅動線路中，由于通
過各相繞組的電流是個開關量，即繞組中的電流只有零和某一額定值兩種狀態，相應的各相繞組產生的磁
場也是一個開關量，只能通過各相的通電組合來減小θM和θB．因此，這樣可達到的細分數很有限．以四相反應式步進電機為例，最多只能實現二細分，對于相數較多的步進電機可達到的細分數稍大一些，但也有限．
因此要使可達到的細分數較大，就必須能控制步進電機各相勵磁繞組中的電流，使其按正弦或階梯上升或
下降，即在零到最大相電流之間能有多個穩定的中間電流狀態，相應的磁場矢量幅值也就存在多個中間狀
態，這樣，相鄰兩相或多相的合成磁場的方向也將有多個穩定的中間狀態．
步進電機步距角細分是通過改變步進電機相電流的方法來實現的．通常采用電流矢量恒幅均勻旋轉
的細分方法，即同時改變兩相電流iA和iB的大小，使電流合成矢量等幅均勻旋轉．iA和iB的變化曲線可描述
為
iA=imcosx，
iB=imsinx，
其中，iA,iB分別為A相和B相電流，im為相電流的最大值，x為轉動角度．
四相步進電機8細分時的各相電流是以l／4的步距上升或下降的，在兩相TA,TB中間又插入了7個穩定
的中間狀態，原來一步所轉過的角度θm將由8步完成，實現了步距角的8細分．由此可見，步進電機細分驅動
的關鍵在于細分步進電機各相勵磁繞組中的電流．
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