步進(jìn)電機(jī)的控制驅(qū)動(dòng)原理_步進(jìn)電機(jī)的3種勵(lì)磁模式詳解

步進(jìn)電機(jī)的基本操作模式稱為“勵(lì)磁模式”，能夠使步進(jìn)電機(jī)工作在全步模式、半步模式和微步模式，其中微步模式能夠有效的降低步進(jìn)電機(jī)相電流的噪聲，能夠改善步進(jìn)電機(jī)固有的噪聲震動(dòng)問題。下面將介紹3種勵(lì)磁模式。

全步模式

所謂全步模式，就是依據(jù)電機(jī)固有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)固定的步距角工作，一個(gè)電脈沖，步進(jìn)電機(jī)前進(jìn)一個(gè)步距角。這個(gè)步距角使電機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)所決定的，也可以理解為電機(jī)以最大的步距角旋轉(zhuǎn)。

半步模式

半步模式是以電機(jī)固有的結(jié)構(gòu)決定的步距角的一半角度進(jìn)行步進(jìn)旋轉(zhuǎn)。如下圖所示，步進(jìn)電機(jī)的總極數(shù)是4級，對應(yīng)的步距角是90度，那么半步模式下，步進(jìn)電機(jī)每個(gè)脈沖旋轉(zhuǎn)45度。

微步模式

微步模式類似于半步模式，步距角更小，就是1/4步、1/8步、1/16步，可以到很高的細(xì)分。對應(yīng)的步進(jìn)角度就是在整步步距角乘以微步系數(shù)。

步進(jìn)電機(jī)的步距角越小，需要的加工精度會(huì)越高，對應(yīng)的微步時(shí)的步進(jìn)角度的誤差會(huì)越大。

電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器

步進(jìn)電機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它有脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、保護(hù)單元等組成。如下圖所示。

驅(qū)動(dòng)單元與步進(jìn)電機(jī)直接耦合，也可以理解成步進(jìn)電機(jī)微機(jī)控制器的功率接口。下面將使用MCU和分離元器件的系統(tǒng)舉例說明。MCU相當(dāng)于是控制電機(jī)的大腦，它向分立器件發(fā)送電機(jī)的步距角時(shí)間、轉(zhuǎn)動(dòng)方向和重復(fù)次數(shù)等，而分立器件根據(jù)MCU發(fā)出的信號(hào)，將放大電壓和電流并將其發(fā)送至電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

如上圖所示，該系統(tǒng)使用了MCU和電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器IC。從輸入控制信號(hào)來區(qū)分，步進(jìn)電機(jī)控制器IC可以分為相入力型和時(shí)鐘入力型。相入力型是指電機(jī)的每個(gè)勵(lì)磁相的電流方向由輸入信號(hào)控制，而時(shí)鐘入力型是指電機(jī)的驅(qū)動(dòng)由脈沖信號(hào)來控制。

相入力型

相入力型電機(jī)驅(qū)動(dòng)器需要A和B兩相的控制信號(hào)，只需要時(shí)鐘信號(hào)，需要控制信號(hào)的MCU做更多的運(yùn)輸工作。

時(shí)鐘入力型

時(shí)鐘入力型電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制接口，需要時(shí)鐘信號(hào)（單脈沖信號(hào)）輸入，其控制信號(hào)相對簡單，MCU的資源占用較少。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)安全技術(shù)

上電復(fù)位功能（POR）

上電復(fù)位功能將監(jiān)控電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的電源。為防止電機(jī)操作故障，它將強(qiáng)制關(guān)閉輸出信號(hào)直至供電電壓保持穩(wěn)定。如下圖所示。

過電流檢測功能（ISD）

過電流關(guān)斷功能將監(jiān)控輸出單元的電流，如果電流超過規(guī)定值，將強(qiáng)制關(guān)閉輸出，該功能的用途在于當(dāng)發(fā)生短路時(shí)暫時(shí)停止IC輸出。如下圖所示。

熱關(guān)斷功能（TSD）

熱關(guān)斷功能在于，當(dāng)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器芯片溫度超過規(guī)定值時(shí)關(guān)閉輸出，并保持該狀態(tài)直至溫度下降。