什么是步进电机驱动器? 步进电机驱动器该如何调？

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(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速和定位的目的。

步进电动机和步进电动机驱动器构成步进电机驱动系统。步进电动机驱动系统的性能，不但取决于步进电动机自身的性能，也取决于步进电动机驱动器的优劣。对步进电动机驱动器的研究几乎是与步进电动机的研究同步进行的。

步进电机按结构分类：步进电动机也叫脉冲电机，包括反应式步进电动机(VR)、永磁式步进电动机(PM)、混合式步进电动机(HB)等。

(1)反应式步进电动机：也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进电动机。其定子和转子均由软磁材料制成，定子上均匀分布的大磁极上装有多相励磁绕组，定、转子周边均匀分布小齿和槽，通电后利用磁导的变化产生转矩。一般为三、四、五、六相;可实现大转矩输出(消耗功率较大，电流最高可达20A，驱动电压较高);步距角小(最小可做到10’);断电时无定位转矩;电机内阻尼较小，单步运行(指脉冲频率很低时)震荡时间较长;启动和运行频率较高。

(2)永磁式步进电动机：通常电机转子由永磁材料制成，软磁材料制成的定子上有多相励磁绕组，定、转子周边没有小齿和槽，通电后利用永磁体与定子电流磁场相互作用产生转矩。一般为两相或四相;输出转矩小(消耗功率较小，电流一般小于2A，驱动电压12V);步距角大(例如7.5度、15度、22.5度等);断电时具有一定的保持转矩;启动和运行频率较低。

(3)混合式步进电动机：也叫永磁反应式、永磁感应式步进电动机，混合了永磁式和反应式的优点。其定子和四相反应式步进电动机没有区别(但同一相的两个磁极相对，且两个磁极上绕组产生的N、S极性必须相同)，转子结构较为复杂(转子内部为圆柱形永磁铁，两端外套软磁材料，周边有小齿和槽)。一般为两相或四相;须供给正负脉冲信号;输出转矩较永磁式大(消耗功率相对较小);步距角较永磁式小(一般为1.8度);断电时无定位转矩;启动和运行频率较高;发展较快的一种步进电动机。

电机驱动器是一种必不可少的设备，可为步进电机提供所需的电压和电流，使其平稳运行。步进电机是一种步进式转动的直流电机，它无法直接接到直流或交流电源上工作，必须使用专用的驱动电源(步进电机驱动器)。

要设计步进电机驱动器，选择合适的电源、微控制器和电机驱动器非常重要。众所周知，微控制器可以用来控制旋转电机，但是在设计驱动器时，必须注意电压和电流。

单个电机驱动板可以处理电机的电流和电压，而步进电机是通过在驱动器的帮助下同步脉冲信号，使用控制器精确转动。该电机驱动器从微控制器接收脉冲信号，然后将其转换为步进电机的运动。

什么是步进电机驱动器?

在不使用反馈系统的情况下，通过控制精确位置来像步进电机一样驱动电机连续旋转的电机驱动器称为步进电机驱动器。该电机的驱动器主要提供可变电流控制以及多步进分辨率。此外，步进电机驱动器还包括固定转换器，从而允许电机通过简单的步进和方向输入进行控制。

步进电机驱动器包括不同类型的IC ，并且在低于20V电源电压下工作。低压和低饱和电压IC最好用于两相步进电机驱动器，该驱动器用于不同的便携式设备，如相机、打印机等。

步进电动机主要参数

步进电机的相数：是指电机内部的线圈组数，目前常用的有两相、三相、五相步进电机。

拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态，用m表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数。

保持转矩：是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。

步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移。

定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩。

失步：电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。

失调角：转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。

运行矩频特性：电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线 。

步进电机驱动器具有不同的电压和电流额定值。因此，可以根据将要使用的电机的要求来选择它。这些驱动器大多数都提供0.6×0.8英寸的尺寸。

工作原理

步进电机驱动器的工作原理是通过在电机方向上使用各种脉冲相位发送电流来控制步进电机的运行。设计人员不经常使用波驱动技术，因为它提供的扭矩小，效率低，而且一次只能使用1相电机。

目前用于驱动步进电机的基本组件是微处理器/微控制器、驱动器IC和PSU(电源单元)等控制器，以及开关、电位器、散热器和连接线等其它组件。

1、控制器

第一步是选择微控制器来设计驱动程序。对于步进电机，该微控制器应至少有四个输出引脚。此外，它还包括ADC、定时器、基于驱动程序应用的串口。

2、电机驱动器

电机驱动器IC价格低廉，并且在设计方面易于执行，从而加快了整个电路设计时间。可以根据电压和电流等电机额定值来选择驱动器。最流行的电机驱动器(如ULN2003)用于非H桥应用，也适用于驱动步进电机。该驱动器包括一个达林顿对，可处理高达500mA的最大电流和高达50VDC的最大电压。步进电机是将电脉冲信号，转变为角位移或线位移的开环控制电机，又称为脉冲电机。

在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。当步进驱动器接收到一个脉冲信号时，它就可以驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”。 步进电机的旋转是以固定的角度一步一步运行的，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，同时可以通过控制脉冲频率，来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机多用于数字式计算机的外部设备，以及打印机、绘图机和磁盘等装置。

步进电机工作时的位置和速度信号不反馈给控制系统，如果电机工作时的位置和速度信号反馈给控制系统，那么它就属于伺服电机。相对于伺服电机，步进电机的控制相对简单，但不适用于精度要求较高的场合。步进电机的优点和缺点都非常的突出，优点集中于控制简单、精度高，缺点是噪声、震动和效率，它没有累积误差，结构简单，使用维修方便，制造成本低。步进电机带动负载惯量的能力大，适用于中小型机床和速度精度要求不高的地方，缺点是效率较低、发热大，有时会“失步”。优缺点如下所示。

优点：

1. 电机操作易于通过脉冲信号输入到电机进行控制;

2. 不需要反馈电路以返回旋转轴的位置和速度信息(开环控制);

3. 由于没有接触电刷而实现了更大的可靠性。

缺点：

1. 需要脉冲信号输出电路;

2. 当控制不适当的时候，可能会出现同步丢失;

3. 由于在旋转轴停止后仍然存在电流而产生热量。

步进驱动器可分为两部分一部分是环形分配器，另一部分是功率放大。

环形分配器：要是接收3种信号分别为：脉冲信号，方向信号，脱机信号。然后再对脉冲信号进行分配，去控制功率放大器相应的晶体管导通，然后使步进电机的线圈得电。从这里我们可以看出，步进电机要运转那么***要输入脉冲，如果没有脉冲，步进电机是不动的，所以我们需要一个驱动器来给步进电机的各项绕组依次通电。

方向信号：要控制AB通电的相序，A-B顺时针，B-A逆时针

脱机信号：步进电机停止时，AB线圈有一相得电，得电的功能使转子锁住，使转子不能动，需要收去拨动转子的时候，需要给脱机信号，使AB相绕组完全断电，转子处于自由转动状态。

步进电机驱动器的原理，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。

细分驱动器的细分数是否能代表精度?

步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术(请参考有关文献)，其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动，提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。比如对于步进角为1.8度的两相混合式步进电机，如果细分驱动器的细分数设置为4，那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45度，电机的精度能否达到或接近0.45度，还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大;细分数越大精度越难控制。

四相驱动合式步进电机与驱动器的串联接法和并联接法有什么区别?

四相混合式步进电机一般由两相驱动器来驱动，因此，连接时可以采用串联接法或并联接法将四相电机接成两相使用。串联接法一般在电机转速较的场合使用。此时需要的驱动器输出电流为电机相电流的0.7倍，因而电机发热小;并联接法一般在电机转速较高的场合使用(又称高速接法)，所需要的驱动器输出电流为电机相电流的1.4倍，因而电机发热较大。