步进电机驱动器的主要驱动方式有哪些？

深圳市科瑞特自动化技术有限公司 2023-11-14 2856

描述

　　步进电机驱动器是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，这个固定的角度被称为“步距角”。步进电机不能直接接到直流或交流电上工作，必须使用专用的驱动器。步进驱动器的原理是采用单极性直流电源供电，只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。步进电机驱动器一般需要接脉冲信号、方向信号，而使能信号一般不接。

　　步进电机驱动器的细分控制可以调节电机转动的速度和加速度，实现更精确的控制。此外，根据控制器输出类型的不同，脉冲和方向的接法也会有所不同。在选择步进电机驱动器时，需要考虑电机的类型、电压、电流、细分参数等因素，同时还要注意驱动器的供电电源和厂家设计的关系，以及从程序内部修改方向的方法。

　　步进电机驱动器的几种类型和相关原理：

　　双极驱动：双极驱动是一种流行的驱动方式，适用于四根导线的两相双极电机。通过交替逆转每相的电流，实现步进电机的运转。

　　单极性驱动：单极性驱动需要一个在每一相(6根导线)有中心抽头的电机。由于不需要扭转每相的电流，驱动器只需要将电流从每相的一个线圈切换到另一个线圈。这种驱动方式使驱动器更简单，但只利用了一半的铜绕组，导致扭矩或力大约减少30%。

　　L/R驱动器：L/R驱动器代表了电感(L)与电阻(R)的电气关系。电机线圈阻抗与步进速率的关系由这些参数决定。应将电源输出电压与电机线圈的额定电压 “匹配”，以便连续工作。大多数公布的电机性能曲线是基于在电机引线上施加的全部额定电压。

　　斩波器驱动器：斩波器驱动器是一种恒定电流驱动器，几乎总是双极型的。斩波器的名字来自于快速打开和关闭输出功率(斩波)的技术，以控制电机电流。为了达到最佳性能，建议电源和电机额定电压的比例为8比1。

　　其他阶梯角：为了获得更小的步距角，转子和定子上都需要更多的极。一个7.5°电机的转子有12个极对，每个极板有12个齿。每个线圈有两个极板，每个电机有两个线圈，因此，7.5°每步电机有48个极。多个台阶可以组合起来，以提供更大的运动。

　　微型步进驱动器：许多双极驱动器提供了一个称为微步的功能，微型步进以电子方式将一个完整的步骤分成更小的步骤。微步法有效地减少了电机的步进增量。然而，与全步的精度相比，每个微步的精度有较大的误差百分比。与全步的情况一样，微步的增量误差是不可累积的。

　　整步驱动模式：在整步驱动模式中，步进电机控制器按照脉冲方向指令对两相步进电机的两个线圈进行循环激磁。每个脉冲会使电机移动一个基本步距角，即1.80度。这种驱动方式具有结构简单、成本低等优点，但低速运行时振动较大，且定位精度相对较低。

　　半步驱动模式：半步驱动模式在单相激磁时，电机转轴会停在整步位置上。当驱动器收到下一个脉冲后，如果对另一相进行激磁并保持原来相继处在激磁状态，电机转轴将移动半个步距角，停在相邻两个整步位置的中间。如此循环地对两相线圈进行单相然后双相激磁，步进电机将以每个脉冲0.90度的半步方式转动。半步驱动模式具有精度高一倍和低速运行时振动较小的优点。

　　细分驱动模式：细分驱动模式对电机的两个线圈分别按正弦和余弦形的台阶进行精密电流控制，从而使得一个步距角的距离分成若干个细分步完成。这种驱动模式具有低速振动极小和定位精度高等优点，适用于需要低速运行或定位精度要求较高的应用场景。

　　在选择步进电机驱动器时，需要根据实际应用需求选择合适的驱动模式。对于需要高精度和低速运行的应用场景，可以选择细分驱动器;对于要求结构简单、成本较低的应用场景，可以选择整步驱动器;对于需要介于两者之间的应用场景，可以选择半步驱动器。

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