常州步进电机细分驱动知识普及
日期：2013/7/22 11:01:39 浏览次数： 次
常州步进电机细分驱动知识普及
1、步进电机细分驱动技术
是一种可以显著改善步进电机综合使用性能的驱动控制技术．从本质上讲是对
步进电机的励磁绕组中电流的控制，使步进电机内部的合成磁场为均匀的圆形旋转磁场，从而实现步进电
机步距角的细分．要想实现步距角均匀细分控制，必须合理控制电机绕组中的电流，使步进电机内部合成磁场的幅值恒定，每个进给脉冲所引起的合成磁场的角度变化要均匀。采用附控制步进电机，利用附中的嵌入式EAB，可以构成存放电机各相电流所需的控制波形表．
利用黜设计的数字比较器可以同步产生多路删电流波形，对多相步进电机进行灵活控制．若改变
ROM控制波形表的数据、增加计数器和比较器的位数，提高计数精度，就可以提高PwM波形的细分精度，对步进电机的步进转角进行任意细分，实现步进转角的精确控制．用FP(认实现多路删控制，无须外接D／A
转换器，使外围控制电路大大简化，并且能获得良好的控制效果．采用EDA技术用硬件描述语言进行设计的
控制�？�，具有良好的通用性，可以方便地移植到各种FpGA／cPLD上．
2、步进电机细分驱动原理
步进电机的驱动是靠给步进电机的各相励磁绕组轮流通以电流，实现步进电机内部磁场合成方向的变
化来使步进电机转动的．设矢量TA/TB/TC/TD为步进电机A、B、C、D四相励磁绕组分别通电时产生的磁场
矢量TAB、TBC、TCD、TDA为步进电机中AB，BC，CD，DA两相同时通电产生的合成磁场矢量．当给步进电机
的A，B，C，D四相轮流通电时，步进电机的内部磁场从TA一TB一TC一TD，即磁场产生了旋转．一般情况
下，当步进电机的内部磁场变化一周(360°)时，电机的转子转过一个齿距，因此，步进电机的步距角铅可
表示为
θB=θM／Nr (1)
其中Nr为步进电机的转子齿数，θM为步进电机运行时两相邻稳定磁场之间的夹角．θM与电机的相数(M)和
电机的运行拍数有关．当电机以单4拍方式运行时θM =90°；当电机以四相8拍方式运行时，θM =45°．和单
四拍方式相比，θM和θB都减小了一倍，实现了步距角的二细分．但是在通常的步进电机驱动线路中，由于通
过各相绕组的电流是个开关量，即绕组中的电流只有零和某一额定值两种状态，相应的各相绕组产生的磁
场也是一个开关量，只能通过各相的通电组合来减小θM和θB．因此，这样可达到的细分数很有限．以四相反应式步进电机为例，最多只能实现二细分，对于相数较多的步进电机可达到的细分数稍大一些，但也有限．
因此要使可达到的细分数较大，就必须能控制步进电机各相励磁绕组中的电流，使其按正弦或阶梯上升或
下降，即在零到最大相电流之间能有多个稳定的中间电流状态，相应的磁场矢量幅值也就存在多个中间状
态，这样，相邻两相或多相的合成磁场的方向也将有多个稳定的中间状态．
步进电机步距角细分是通过改变步进电机相电流的方法来实现的．通常采用电流矢量恒幅均匀旋转
的细分方法，即同时改变两相电流iA和iB的大小，使电流合成矢量等幅均匀旋转．iA和iB的变化曲线可描述
为
iA=imcosx，
iB=imsinx，
其中，iA,iB分别为A相和B相电流，im为相电流的最大值，x为转动角度．
四相步进电机8细分时的各相电流是以l／4的步距上升或下降的，在两相TA,TB中间又插入了7个稳定
的中间状态，原来一步所转过的角度θm将由8步完成，实现了步距角的8细分．由此可见，步进电机细分驱动
的关键在于细分步进电机各相励磁绕组中的电流．
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