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1、反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：也叫感應(yīng)式、磁滯式或磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。其定子和轉(zhuǎn)子均由軟磁材料制成,定子上均勻分布的大磁極上裝有多相勵(lì)磁繞組,定、轉(zhuǎn)子周邊均勻分布小齒和槽,通電后利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。一般為三、四、五、六相；可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出（消耗功率較大,電流最高可達(dá)20A,驅(qū)動(dòng)電壓較高）；步距角�。ㄗ钚】勺龅�10’）；斷電時(shí)無定位轉(zhuǎn)矩；電機(jī)內(nèi)阻尼較小,單步運(yùn)行（指脈沖頻率很低時(shí)）震蕩時(shí)間較長(zhǎng)；啟動(dòng)和運(yùn)行頻率較高。

2、永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：通常電機(jī)轉(zhuǎn)子由永磁材料制成,軟磁材料制成的定子上有多相勵(lì)磁繞組,定、轉(zhuǎn)子周邊沒有小齒和槽,通電后利用永磁體與定子電流磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。一般為兩相或四相；輸出轉(zhuǎn)矩�。ㄏ�耗功率較小,電流一般小于2A,驅(qū)動(dòng)電壓12V）；步距角大（例如7.5度、15度、22.5度等）；斷電時(shí)具有一定的保持轉(zhuǎn)矩；啟動(dòng)和運(yùn)行頻率較低。

3、混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：也叫永磁反應(yīng)式、永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī),混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。其定子和四相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)沒有區(qū)別（但同一相的兩個(gè)磁極相對(duì),且兩個(gè)磁極上繞組產(chǎn)生的N、S極性必須相同）,轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜（轉(zhuǎn)子內(nèi)部為圓柱形永磁鐵,兩端外套軟磁材料,周邊有小齒和槽）。一般為兩相或四相；須供給正負(fù)脈沖信號(hào)；輸出轉(zhuǎn)矩較永磁式大（消耗功率相對(duì)較�。�；步距角較永磁式�。ㄒ话銥�1.8度）；斷電時(shí)無定位轉(zhuǎn)矩；啟動(dòng)和運(yùn)行頻率較高；發(fā)展較快的一種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

四相步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)示意圖 開始時(shí),開關(guān)SB接通電源,SA、SC、SD斷開,B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號(hào)齒對(duì)齊,同時(shí),轉(zhuǎn)子的1、4號(hào)齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒,2、5號(hào)齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。 當(dāng)開關(guān)SC接通電源,SB、SA、SD斷開時(shí),由于C相繞組的磁力線和1、4號(hào)齒之間磁力線的作用,使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),1、4號(hào)齒和C相繞組的磁極對(duì)齊。而0、3號(hào)齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯(cuò)齒,2、5號(hào)齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。依次類推,A、B、C、D四相繞組輪流供電,則轉(zhuǎn)子會(huì)沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同,可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等,但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半,因此,八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控制精度。

單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時(shí)序與波形分別如圖2.a、b、c所示。

驅(qū)動(dòng)器相當(dāng)于開關(guān)的組合單元。通過上位機(jī)的脈沖信號(hào)有順序給電機(jī)相序通電使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

環(huán)行分配器

根據(jù)輸入信號(hào)的要求產(chǎn)生電機(jī)在不同狀態(tài)下的開關(guān)波形信號(hào)處理

對(duì)環(huán)行分配器產(chǎn)生的開關(guān)信號(hào)波形進(jìn)行PWM調(diào)制以及對(duì)相關(guān)的波形進(jìn)行濾波整形處理3：推動(dòng)級(jí)：對(duì)開關(guān)信號(hào)的電壓,電流進(jìn)行放大提升主開關(guān)電路

用功率元器件直接控制電機(jī)的各相繞組

保護(hù)電路

當(dāng)繞組電流過大時(shí)產(chǎn)生關(guān)斷信號(hào)對(duì)主回路進(jìn)行關(guān)斷,以保護(hù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)繞組

傳感器

對(duì)電機(jī)的位置和角度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,傳回信號(hào)的產(chǎn)生裝置

電路如圖所示。在電機(jī)繞組回路中串有電阻Rs,使電機(jī)回路 雙電壓功率驅(qū)動(dòng)接口

時(shí)間常數(shù)減小,高頻時(shí)電機(jī)能產(chǎn)生較大的電磁轉(zhuǎn)矩,還能緩解電機(jī)的低頻共振現(xiàn)象,但它引起附加的損耗。一般情況下,簡(jiǎn)單單電壓驅(qū)動(dòng)線路中,Rs是不可缺少的。Rs步進(jìn)電機(jī)單步響應(yīng)的改善如圖3(b)。

2、雙電壓功率驅(qū)動(dòng)

雙電壓驅(qū)動(dòng)的功率接口如圖4所示。雙電壓驅(qū)動(dòng)的基本思路是在較低（低頻段）用較低的電壓UL驅(qū)動(dòng),而在高速（高頻段）時(shí)用較高的電壓UH驅(qū)動(dòng)。這種功率接口需要兩個(gè)控制信號(hào),Uh為高壓有效控制信號(hào),U為脈沖調(diào)寬驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)。圖中,功率管TH和二極管DL構(gòu)成電源轉(zhuǎn)換電路。當(dāng)Uh低電平,TH關(guān)斷,DL正偏置,低電壓UL對(duì)繞組供電。反之Uh高電平,TH導(dǎo)通,DL反偏,高電壓UH對(duì)繞組供電。這種電路可使電機(jī)在高頻段也有較大出力,而靜止鎖定時(shí)功耗減小。

3、高低壓功率驅(qū)動(dòng)

高低壓功率驅(qū)動(dòng)接口如圖所示。高低壓驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)思想是,不論電機(jī) 高低壓功率驅(qū)動(dòng)接口

工作頻率如何,均利用高電壓UH供電來提高導(dǎo)通相繞組的電流前沿,而在前沿過后,用低電壓UL來維持繞組的電流。這一作用同樣改善了驅(qū)動(dòng)器的高頻性能,而且不必再串聯(lián)電阻Rs,消除了附加損耗。高低壓驅(qū)動(dòng)功率接口也有兩個(gè)輸入控制信號(hào)Uh和Ul,它們應(yīng)保持同步,且前沿在同一時(shí)刻跳變,如圖所示。圖中,高壓管VTH的導(dǎo)通時(shí)間tl不能太大,也不能太小,太大時(shí),電機(jī)電流過載；太小時(shí),動(dòng)態(tài)性能改善不明顯。一般可取1~3ms。（當(dāng)這個(gè)數(shù)值與電機(jī)的電氣時(shí)間常數(shù)相當(dāng)時(shí)比較合適）。

4、斬波恒流功率驅(qū)動(dòng)

恒流驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)思想是,設(shè)法使導(dǎo)通相繞組的電流不論在鎖定、低頻、高頻工作時(shí)均保持固定數(shù)值。使電機(jī)具有 圖6 斬波恒流功率驅(qū)動(dòng)接口

恒轉(zhuǎn)矩輸出特性。這是使用較多、效果較好的一種功率接口。圖6是斬波恒流功率接口原理圖。圖中R是一個(gè)用于電流采樣的小阻值電阻,稱為采樣電阻。當(dāng)電流不大時(shí),VT1和VT2同時(shí)受控于走步脈沖,當(dāng)電流超過恒流給定的數(shù)值,VT2被封鎖,電源U被切除。由于電機(jī)繞組具有較大電感,此時(shí)靠二極管VD續(xù)流,維持繞組電流,電機(jī)靠消耗電感中的磁場(chǎng)能量產(chǎn)生出力。此時(shí)電流將按指數(shù)曲線衰減,同樣電流采樣值將減小。當(dāng)電流小于恒流給定的數(shù)值,VT2導(dǎo)通,電源再次接通。如此反復(fù),電機(jī)繞組電流就穩(wěn)定在由給定電平所決定的數(shù)值上,形成小小的鋸齒波,如圖所示。

斬波恒流功率驅(qū)動(dòng)接口也有兩個(gè)輸入控制信號(hào),其中u1是數(shù)字脈沖,u2是模擬信號(hào)。這種功率接口的特點(diǎn)是：高頻響應(yīng)大大提高,接近恒轉(zhuǎn)矩輸出特性,共振現(xiàn)象消除,但線路較復(fù)雜。相應(yīng)的集成功率模塊可供采用。

5、升頻升壓功率驅(qū)動(dòng)

為了進(jìn)一步提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高頻響應(yīng),可采用升頻升壓功率驅(qū)動(dòng)接口。這種接口對(duì)繞組提供的電壓與電機(jī)的運(yùn)行頻率成線性關(guān)系。它的主回路實(shí)際上是一個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓電源,利用頻率-電壓變換器,將驅(qū)動(dòng)脈沖的頻率轉(zhuǎn)換成直流電平,并用此電平去控制開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸入,這就構(gòu)成了具有頻率反饋的功率驅(qū)動(dòng)接口。

6、集成功率驅(qū)動(dòng)

已有多種用于小功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的集成功率驅(qū)動(dòng)接口電路可供選用。

L298芯片是一種H橋式驅(qū)動(dòng)器,它設(shè)計(jì)成接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào),可用來驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。H橋可承受46V電壓,相電流高達(dá)2.5A。L298(或XQ298,SGS298)的邏輯電路使用5V電源,功放級(jí)使用5~46V電壓,下橋發(fā)射極均單獨(dú)引出,以便接入電流取樣電阻。L298(等)采用15腳雙列直插小瓦數(shù)式封裝,工業(yè)品等級(jí)。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖7所示。H橋驅(qū)動(dòng)的主要特點(diǎn)是能夠?qū)﹄姍C(jī)繞組進(jìn)行正、反兩個(gè)方向通電。L298特別適用于對(duì)二相或

四相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 專用芯片構(gòu)成的步進(jìn)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)