全橋驅(qū)動步進電機原理，接線圖-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2024-05-06
步進電機屬于無刷直流（BLDC）電機，它按照等長的步進值逐步轉(zhuǎn)動。
步進電機又叫脈沖電機，基于最基本的電磁鐵原理，是一種可以自由回轉(zhuǎn)的電磁鐵，其動作原理是依靠氣隙磁導的變化來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。它可以將電脈沖信號轉(zhuǎn)化成相應(yīng)角位移或線位移，每輸入一個脈沖信號，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動一個角度或前進一步，其輸出的角位移或線位移與輸入的脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。
雙極性步進電機結(jié)構(gòu)簡化示意圖：
雙全橋驅(qū)動電路圖
雙極性步進電機具有三種控制模式：單相步進、整步步進和半步步進。
下圖為五線步進減速電機外形圖及接線示意圖，五線電機多出的一根線是公共電源線，接到外部的5V或者12V電源，這根線從電機內(nèi)部的兩個線圈的中間抽頭引出，并短接在一起。
五線的步進電機可以通過達林頓管的方式進行驅(qū)動，也是目前最為常見的驅(qū)動方式。在使用達林頓管驅(qū)動時，線圈電流的方向都是固定的從公共端流入，再從另外的四根線的端口流出，這種驅(qū)動方式也叫單極性驅(qū)動。
下圖為四線步進減速電機外形圖及接線示意圖，四線的步進電機則需要通過全橋電路進行驅(qū)動。在正常驅(qū)動時，線圈內(nèi)部電流有正、負兩個方向，這種驅(qū)動方式也被稱為雙極性驅(qū)動；
四線的步進電機，廠家一般會在規(guī)格書上推薦用2-2相勵磁的方式進行驅(qū)動；而五線的步進電機則會建議使用1-2相勵磁的方式來驅(qū)動。
驅(qū)動方式
每一步都是兩個線圈同時勵磁，故被稱為2-2相勵磁。線圈磁場方向也就是電機受力方向與電流方向存在固定的角度對應(yīng)關(guān)系，因此電機的受力方向可以轉(zhuǎn)換成電流矢量合成圖來表示（見下圖）。該圖展示的是一個電氣周期/驅(qū)動周期內(nèi)電流矢量的變化情況，A相電流和B相電流分別影響兩個不同方向分量的力矩。
在初始時刻，A相電流和B相電流同時為正，電流合成矢量指向STEP1，電機的轉(zhuǎn)子被吸引至STEP1方向上；
再下一步，A相電流由正變負，電流合成矢量指向了STEP2，電機轉(zhuǎn)子也被吸引至STEP2方向上，電機就轉(zhuǎn)動了一個步距角。
再下一步，A相電流保持負，B相電流由正變負，電流合成矢量指向STEP3，電機轉(zhuǎn)子被吸引至STEP3方向上，電機再次轉(zhuǎn)動一個步距角。
以此類推，不斷的改變A、B相電流的方向，即可讓轉(zhuǎn)子持續(xù)的轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動4個步距角之后，又會回到STEP1的方向上，整個電氣周期共4步，被稱為四拍驅(qū)動。
1-2相勵磁相較2-2相勵磁，多了單個線圈獨立勵磁，因此被稱為1-2相勵磁。
下圖是1-2相勵磁的勵磁順序表，對于五線的步進電機，電機線圈結(jié)構(gòu)會有些許差異，但驅(qū)動步進電機的核心原則是不變的，原本一個可以產(chǎn)生兩個相反方向磁場的線圈被拆分成了兩個單極性線圈，分別產(chǎn)生兩個方向的磁場。
通過控制四個線圈的電流通斷，來控制電流合成矢量的方向，讓電機轉(zhuǎn)動。在這種驅(qū)動方式下，一個電氣周期共八拍，也被稱為八拍驅(qū)動。
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