步进电机单极驱动与双极驱动比较

1、 步进电机单极驱动与双极驱动比较 VR型步进电机定子磁极吸引转子时，由于转子磁极为永久磁极，有磁化的N极和S极，不论定子绕组激磁所产生极性为N极还是S极均会产生吸引力。定子磁极激磁为N极时，吸引S极性转子磁极，激磁S极性的定子磁极会吸引转子的N磁极。因此，定子磁极需要极性的切换。 激磁定子磁极的线圈为单线圈绕组，磁极正反切换，则电流需正反向 流因此驱动电路为双极方式。磁极上绕有两个线圈组成双线圈，一个线圈直流通电产生的极性，与另一个线圈直流通电产生的极性相反，此为单极方式。下图表示单极方式与双极方式的简图，即在1个主极上的绕线方式。 单极方式时，两个绕组同时绕制，如上图所示，一个线圈的终端是另

2、一个线圈始端，它们共用一点。单极式时，C端接电源正极、A端接电源负极，或C端接正、A端接负的两种激磁状态下，定子主极及其前端的齿会产生相反的极性。 单极方式必须要注意，A端子与“杠A”端子如同时通电，主极的合成磁通互相抵消，只产生线圈的铜耗。 下图表示单极和双极的两相驱动电路及其电压波形，两相式通常用两相激磁方式（通常两个相同时加激磁电压）。 比较单极式与双极式的驱动电路，单极式驱动电路功率管用4个，线圈电流在线圈内单一方向流动。相对的双极式的驱动电路功率管的个数为单极式的2倍，需要8个。正向与反向的电流在线圈内正反向交替流过，Tr1与Tr4或Tr3与Tr2同时而且交替导通。Tr1与Tr3即使

3、短时同时导通，也会造成电源短路，产生很大的电流，因此有必要附加防止短路电路，双极式的驱动电路比单极的情况要复杂。 低速时的效率双极式比较好，第一张图所示的单极式与双极式的导线线径相同，单极情况的线圈匝数为N，其电阻为R，相对双极的匝数为2倍的2N，线圈电阻也变成2R。下表表示恒压驱动电路在低速时，对单极与双极驱动工作效率的比较。电流与线圈匝数之积称为安匝，与转矩成正比，两者如转速相同，输出功率也与其有比例关系。由于低速时，电抗小，电抗如果忽略不计，V/R即为电流，与N之积VN/R变成安匝数。同样，双极电流为V/2R，匝数也为2N，此积与单极情形相同为VN/R。输入恒压驱动的情形，双极与单极比较

4、，如下表所示，电流只有单极的1/2，低速时的效率为单极的2倍。 小型化或低速时，要产生大转矩的情况，应使用双极式驱动，但驱动电路复杂。高速驱动的情况，因双极式匝数多的关系，电感变大，使高速时电流减少，从而降低转矩，所以需要注意与单极式的转矩比较。 下图为单极式步进电机及其线圈不使用中间抽头，两个线圈串联做双极式驱动的单极式与双极式的特性曲线，均采用同一恒电流驱动方式。一般低速大转矩的负载使用双极式驱动，而高速驱动应用以单极式驱动较适合。 上图实际上是铜耗不同的频率-转矩特性。下图为尺寸大小相同的HB型两相步进电机，用同一线径线圈绕制的单极式与双极式，铜耗即线圈电阻与额定电流平方之积相同时的频率-转矩特性曲线比较。双极式的匝数是单极式的两倍，电阻是单极式的两倍，电感约为单极式的四倍。 低速时双极式的输出转矩比单极式约大50%，但