步进电机细分步进驱动

1、本文格式为Word版，下载可任意编辑步进电机细分步进驱动 细分步进驱动有时也被称为微动驱动，最近已统一为细分步进驱动。细分步进驱动是将全步进驱动时的步距角各相的电流以阶梯状n步渐渐增加，使吸引转子的力渐渐转变，每次转子在该力的平衡点静止，全步距角作n个细分，可使转子运行效果光滑，因此，在低速运转时，此法可认为是降低振动的有效手段之一。 下图表示两相式步进电机的4细分微步进的各相电流波形的概念图。各相电流值的峰值相等，相位偏差90°。此电流的大小并非必需均等增加，通常其平均曲线会变成正弦波。 转变此电流值的手段与前文所示电路图的恒电流斩波器部分相同，预先掌握输出电路，确定电流波形。上图

2、所示为供应2相式步进电机细分电流，下图为转子细分步进的状况。 上图中，1为前文第一张图的A相电流峰值时的状态；2为A相电流由1段的峰值电流削减变成3/4阶段的电流，同时B相的电流从零开头增加到1/4的峰值电流的过程；3为A相电流由峰值电流下降到1/2峰值， B相的电流上升到峰值的1/2，两电流相等的状态；4为A相电流由连续 下降成1/4峰值，B相电流上升到3/4峰值的状态；5为A相电流由峰值时电流削减变成零，B相的电流增加变成峰值时状态。定子的各相激磁电流大小与相对应转子步进状况如本文第一图所示。 此时，简化图，A相B相的节距0作步距角，转子每次电流各变化一次，每步进0/4，即已知步距角的四分

3、之一。一般使用这种细分方法，可以使电流波形能够接近正弦波。此处增加细分步级的细重量，电流能近似正弦波，旋转转矩也能得到正弦波变化。 2相步进电机的交链磁通与电流模型如下图所示。 电流以角速度表示，A相比B相超前（/2），电流公式如下所示： iA=Icost iB=Isint 激磁磁通在A相与B相交链部分，考虑相位相差/2，依据上图变成下式： A=cos B=sin 设A相转矩为TA，B相转矩为TB，2相微步进驱动时的合成转矩为T2，考虑最简洁模型，令式（T1=NNrI(d/d)）中的N=1，Nr=l，则转矩公式如下所示： 转子与定子的转动磁场同步，以负载角（如前文PM型电机转矩的产生及负载角及

4、文HB型电机的转矩与负载关系的图中）转动，下式成立： =t- 将上式3代入式1、式2，及=t-得下式： 即T2为含的项消去，取肯定值，能得到近似正弦波的转矩。上式（T2=Isin）表示前文PM型电机转矩的产生及负载角及文HB型电机的转矩与负载关系的图中转矩，如增加负载，也增加，至/2时为其最大值。 以上细分步进驱动方式是降低振动极为有效的手段。此时，永久磁铁所产生的磁通分布假定为正弦波。HB型步进电机的转子在dq轴方向分别成两个磁通，并且磁极上有许多的齿，简单产生高次谐波，因此，除式T2=Isin所示的值外，还含有其他频率成分的磁场。 如上所述的细分步进驱动，降低振动的要点如下： 第一、细分步

5、进越是在低速运行时效果越好。2相步距角0.9°（定子主极数16）的步进电机转速约150rpm以上，其削减振动量的效果就不明显。如输入脉冲频率太快，对细分步进波形来说，由于不能得到盼望的电流波形，会使电机跟踪精度变差。 其次、细分步进的细分数与降低振动效果:理论上细分数越多，降低振动的效果越明显，但实际到8细分时效果变化并不大。例如8细分与16细分以上不会有效果的差别（即没有什么效果变化）。下图表示两相HB型16主极的0.9°步进电机细分数与速度波动的图像； 下图表示转变细分数与转子速度变化状况，电机同样为两相HB型16主极的0.9° 步进电机。两者皆为2相激磁，1-2相激磁，4细分时没有看到大的差别。由上图可以看出，转数在150rpm以上时，步距角为0.9°的电机虽然激磁方式发生变化，但速度变化差别不大。 下图表示三相HB型步距角3.75°时的全步距角，2细分、4细分、8细分时的电流波形和电机转动角的波形。可以看出，电流波形8细分时接近正弦波。细分步进的细分数是打算驱动电路的简单程度和成本的缘由之一，应当依据使用目的和转速来合理选用不同的驱动电路。 第三、细分的角度虽然能定位，但其精度不高，因此定位掌握时，用细分的