步进电机驱动之全桥驱动与斩波恒流
步进电机细分驱动原理及恒流斩波原理
步进电机细分驱动原理及恒流斩波原理细分的基木概念为：步进电机通过细分驱动器的驱动，其步距角变小了。
如驱动器工作在10细分状态时，其步距角只为'电机固有步距角'的十分之一，也就是：当驱动器工作在不细分的整步状态时，控制系统每发一个步进脉冲，电机转动1.80；而用细分驱动器工作在10细分状态时，电机只转动了0.180。
细分功能完全是山驱动器靠精确控制电机的相电流所产生的，与电机无关。
驱动器细分后的平要优点为：完全消除了电机的低频振荡；提高了电机的输出转矩，尤其是对三相反应式电机，其力矩比不细分时提高约30-40%；提高了电机的分辨率，山于减小了步距角、提高了步距的均匀度，'提高电机的分辨率'是不言而喻的。
以上这些优点，尤其是在性能卜的优点，并不是一个量的变化，而是质的匕跃。
因此，在性能上的优点是细分的真正优点。
细分原理当要求步进电动机有更小的步距角，更高的分辨率(即脉冲当影，或者为减小电动机振动、噪声等原因，可以在每次输入脉冲切换时，不是将绕组电流个部通入或切除，而是只改变相应绕组中额定的一部分，则电动机的合成磁势也只旋转步距角的一部分，转子的每步运行也只有步距角的一部分。
这里，绕组电流不是一个方被，而是阶梯波，额定电流是台阶式的投入或切除，电流分成步进电机细分驱动控制器的研究多少个台阶，则转子就以同样的步数转过一个步距角。
这种将一个步跟角细分成若干步的驱动方法，称为细分驱动。
细分驱动时绕组阶梯电流波形示意图如图2-10所示。
细分技术又称为微步距控制技术，是步进电动机开环控制最新技术之一，利用计算机数字处理技术和D/A转换技术，将图2 Fig2-10 to绕组阶梯电流彼推图.Waveform of Winding Current各相绕组电流通过PWM控制，获得按规律改变其幅值的大小和方向，实现将步进电动机一个整步均分为若干个更细的微步。
每个微步距可能是原来基本步距的数卜分之一，甚至是数百分之一。
单片机控制的步进电动机斩波恒流细分驱动器的实现
单片机控制的步进电动机斩波恒流细分驱动器的实现引言步进电动机是一种将离散的电脉冲信号转化为相应角位移或线位移的电磁机械装置，它输出的角位移与输入的脉冲数成正比，是一种输入与输出脉冲对应的增量驱动元件。
它具有转矩大、惯性小、响应频率高等优点，已经在工业上得到广泛的应用。
但其步矩角较大，一般为1.53，往往满意不了某些高精度定位、精密加工等方面的要求。
实现细分驱动是减小步矩角、提高步进辨别率、增加电动机运行平稳的一种行之有效的方法。
目前步进电动机细分驱动掌握，多采纳量化的梯形波、正弦波作为细分驱动的电流波形，但实际上这些电流波形一般在步进电动机上均不能得到满足的细分精度。
在合理选择电流波形的基础上，提出用at89c52单片机掌握实现的步进电动机斩波恒流细分驱动方案，其运行功率小，牢靠性高，通用性好，细分精度高，具有很强的有用性。
2 细分电流波形的选择及量化步进电动机的细分掌握，从本质上讲是通过对步进电机的励磁绕组中的电流掌握，使步进电动机内部的合成磁场为匀称的圆形旋转磁场，从而实现步进电动机步矩角的细分。
一般状况下，合成磁场矢量的幅值打算了步进电动机旋转力矩的大小，相邻两个合成磁场矢量之间的夹角大小打算了步矩角的大小。
因此，想要实现对步进电机的恒力矩匀称细分掌握，必需合理掌握步进电机绕组中的电流，使电动机内部合成磁场的幅值恒定，而且每个进给脉冲所引起的合成磁场的角度变化也要匀称。
我们知道在空间彼此相差2/m的m 相绕组，分别通以相位上差2/m而幅值相同的正弦电流，则合成的电流矢量便在空间做旋转运动，且幅值保持不便。
这一点对于反映式步进电动机来说比较困难，由于反应式步进电动机来说比较困难，由于反映式步进电动机的旋转磁场只与绕组电流的肯定值有关，而与电流的正反流向无关。
以比较经济合理的方式对步进电机实现步矩角的任意细分，绕组电流波形宣采纳如图1所示的形式<center style="color: rgb(0, 0, 0); font-size: 14px; line-height: 28px; font-family: simsun; orphans: 2; widows: 2;"</center 其中，为电动机转子偏离参考点的角度。
步进电动机的驱动器
步进电动机的驱动器步进电动机的驱动方式分为恒流驱动与恒压驱动两种。
恒压驱动方式因电路构造简单，在高速领域时不易获得转矩特性。
然而恒流驱动方式则是现在广为使用的驱动方式，在高速领域中能掌握优良的转矩特性。
本公司的步进电动机驱动器全部采用此种驱动方式。
恒流驱动方式的概要步进电动机是将流过各线圈的电流按顺序转换使其旋转的，但是转速越快则此转换亦需加快，此时电流的上升无法追随速度将导致转矩下降。
因此，通过比电动机额定电压更高的直流电压斩波的方式，即使于高速时也可对电动机提供额定电流。
以电流检测电阻将流过电动机线圈的电流作为电压取出，并将之与基准电压作比较。
检测电阻的电压若比基准电压低时（未达额定电流时），开关晶体管Tr2持续ON,若比基准电压高时（超过额定电流时），则将Tr2转为OFF。
恒流驱动方式就是以这种方式控制电流线圈, 使其可保持额定电流。
恒流斩波驱动•电压与电流的关系AC输入与DC输入的特性差异步进电动机通过驱动器施加直流电压以驱动电动机。
本公司的DC24V 输入组合产品是将DC24V直接施加于电动机，而AClooV、AC200V 输入产品则是将电压整流成约DC140V电压后施加于电动机。
（部分产品除外。
）对电动机施加电压的差异会造成高速领域时的转矩特性的不同。
这是因为流经电动机线圈的电流上升会随施加电压越高而越快，因此在高速领域也可以流过额定电流。
也就是说，AC输入组合产品从低速领域到高速领域都可获得优异的转矩特性及宽广的速度比。
因此使用时建议您使用AC输入组合产品，因为它可对应机器多样化的使用条件。
微步驱动技术无需通过机械的减速机构即可将5相步进电动机的基本步距角 0. 72°再度细分割(最大250)。
◊特征步进电动机是在每1个由转子与定子的凸极构造决定的步距角度 上进行旋转、停止的，所以具有可以做到高精度且轻易的定位控制的 特征。
相反的，同时也具有每1步距角度的旋转时，转子产生速度变 化，在特定旋转圈数下会产生共振而使振动加大的特性。
恒流斩波驱动原理
恒流斩波驱动原理恒流斩波驱动是一种用于驱动电机的控制方法，它通过控制电流的波形来实现对电机的精确控制。
在这篇文章中，我们将详细介绍恒流斩波驱动的原理及其工作方式。
一、背景介绍恒流斩波驱动是一种用于驱动电机的控制方法，在工业自动化领域得到了广泛的应用。
它可以实现对电机的精确控制，提高系统的响应速度和稳定性。
二、恒流斩波驱动原理恒流斩波驱动的原理是通过改变电流的波形来控制电机的转速和转向。
它采用高频PWM信号控制电流的开关，使电流在正负方向上交替流动，从而实现对电机的精确控制。
在恒流斩波驱动中，首先需要测量电机的电流值。
通过传感器等装置，可以实时监测电机的电流，并将其反馈给控制系统。
控制系统根据电流的大小和方向，计算出控制信号，并通过PWM信号控制电流的开关。
在控制信号中，根据电流的大小和方向，控制系统可以确定开关的状态：当电流为正时，开关闭合，电流从电源流入电机；当电流为负时，开关断开，电流从电机流回电源。
通过不断切换开关的状态，可以使电流在正负方向上交替流动，保持电流的恒定。
三、恒流斩波驱动的工作方式恒流斩波驱动的工作方式可以分为两个阶段：斩波和恒流控制。
1. 斩波阶段在斩波阶段，控制系统根据电流的反馈信号，计算出控制信号，并通过PWM信号控制开关的状态。
根据电流的大小和方向，控制系统可以确定开关的状态：当电流为正时，开关闭合，电流从电源流入电机；当电流为负时，开关断开，电流从电机流回电源。
2. 恒流控制阶段在恒流控制阶段，控制系统通过调整控制信号的周期和占空比，使电流保持在设定的恒定值。
控制系统根据电流的反馈信号和设定值，计算出控制信号，并通过PWM信号控制开关的状态。
通过不断调整控制信号的周期和占空比，控制系统可以使电流保持在恒定值，从而实现对电机的精确控制。
四、恒流斩波驱动的优势恒流斩波驱动具有以下优势：1. 精确控制：恒流斩波驱动可以实现对电机的精确控制，提高系统的响应速度和稳定性。
2. 节能环保：恒流斩波驱动可以根据实际负载情况，调整电流的大小，节约能源，减少对环境的影响。
高低压恒流斩波步进电机驱动器设计
高低压恒流斩波步进电机驱动器设计目录第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 课题研究背景及意义 (2)1.2.1 课题背景 (2)1.2.2 课题目的及意义 (3)1.3 研究现状 (3)1.3 研究内容 (6)2 系统整体设计 (7)2.1 系统总体设计 (7)2.2 器件选型 (8)2.2.1 单片机 (8)2.2.2 大功率开关管 (12)2.2.3 显示模块 (12)2.2.4 光栅位移传感器 (13)3 系统硬件设计 (14)3.1 单片机外围电路 (14)3.1.1 时钟电路 (14)3.1.2 复位电路 (14)3.2 键盘电路 (15)3.3 驱动电路 (16)3.4 显示电路 (17)3.5 光栅尺信号处理电路 (17)4 系统软件设计 (19)4.1 编程语言选择 (19)4.2 程序开发环境 (19)4.3 系统主程序设计 (20)4.3.1 单片机主程序 (20)4.3.2 按键及中断程序设计 (20)4.3.3 显示程序 (21)4.3.4 PID控制算法 (23)5 系统测试 (25)5.1 系统调试 (25)5.2 硬件调试 (25)6 总结 (27)参考文献 (28)致谢 (29)第1章绪论1.1 引言步进电机是将电脉冲信号转换成角位移或直线位移的执行元件[1]，其角位移量或线位移量与输入的脉冲数目成比例，速度与脉冲的频率成比例，方向取决于对步进电机各相绕组所加脉冲的顺序。
因此，步进电机可以在数字控制系统中作为数字-模拟转换元件，也可以作为驱动电动机带动机械结构或其它负载装置产生一定的位移或速度。
由于步进电机的位移量与输入的脉冲数量严格成正比，步距误差不会长期积累，所以无需配备位置传感器或速度传感器，就可以容易地实现比较精确的位置控制和速度控制。
因为是直接进行开环控制，所以整个系统简单廉价。
步进电机起动、停止、正反转及变速等易于控制，响应性好。
另外步进电机无刷，电机本体部件少，可靠性高，寿命长。
步进电机桥式驱动电路和双极型PWM恒流驱动（12）
步进电机桥式驱动电路和双极型PWM恒流驱动（12）佚名
【期刊名称】《微特电机》
【年(卷),期】1995(000)006
【摘要】所谓桥式驱动就是使通电电流沿着步进电动机单一线圈的两个方向流动,共有两种方法.其一是用正负两个电源,一个半桥(驱动)电路组合,这种方法驱动三极管用得很少,电路结构简单,但需要两个电源,不能说是很理想的方法.与此相对,另一方法是单一电源与全桥式驱动电路组合,这种方法用功率三极管是前一方法的两倍,但可用一个电源,目前一般都采用一电源法.
【总页数】1页(P37)
【正文语种】中文
【中图分类】TM383.603
【相关文献】
1.一种步进电机PWM恒流驱动技术的研究 [J], 蒋存波;张玉;陈小琴;金红
2.PWM细分恒流步进电机驱动电路的设计 [J], 叶树明;李顶立
3.基于TDA1521的步进电机桥式驱动电路 [J], 李为民;陈鸿强;胡红专;冯志华;邢晓正
4.双极型步进电机的斩波驱动电路设计 [J], 韩俊奇;徐建华;张明星;王良坤
5.步进电机恒流驱动电路设计 [J], 张超;王淳;张晓敏;张晗;康建兵
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步进电机驱动 斩波电路原理
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步进电机斩波控制原理
步进电机斩波控制原理
步进电机斩波控制是一种基于斩波现象来控制步进电机运动的方法。
斩波是指在步进电机驱动中产生的电流脉冲波形被截断，只保留一个脉冲的一部分来控制电机运动。
斩波控制的原理如下：
1. 选取适当的电流控制算法。
常见的控制算法有恒流驱动和恒压驱动两种。
恒流驱动是通过控制驱动电流的大小来驱动步进电机，可以获得较高的驱动精度；恒压驱动是通过控制驱动电压的大小来驱动步进电机，简单易实现，但精度较低。
2. 通过斩波电路对控制信号进行斩波处理。
斩波电路一般由斩波电阻和斩波电容组成，它们的作用是将控制信号进行脉冲截断，去除信号上升和下降较慢的部分，保留脉冲的快速上升和下降部分。
斩波电路的选择要根据步进电机的特性及控制要求进行。
3. 将斩波后的信号输入到步进电机驱动器中。
驱动器根据输入的斩波信号控制电机的转动。
斩波信号的快速变化使得电机能够快速响应，在很短的时间内完成一个步进运动。
4. 根据控制需求，对斩波信号进行适当的调整。
可以通过改变斩波电阻和斩波电容的数值来调整斩波信号的上升和下降时间，进而控制步进电机的转速和停止位置。
总之，步进电机斩波控制通过斩波电路对控制信号进行截断，
保留脉冲的快速变化部分，可以实现步进电机的精确控制和快速响应。
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步进电机驱动之全桥驱动与斩波恒流
先看两相绕组的全桥驱动电路，四路基本相同的驱动电路，抓取一组电路来分析：
全桥驱动电路，其中Q7和Q8基极和发射极短接，相当于一个反向的二极管。
为了便于分析，将原理图简化后如下所示：
查看IM2000S芯片手册，对全桥驱动芯片输入脚的定义如下：
以上四个输入端：B相高低端全桥控制信号，用来控制离散的PN,NN的全桥或者半桥IC. 从上述可以知道，输出的是一个离散量，那么，是怎样控制电机，使电机获得一个sin和cos 的电流信号而驱动电机的呢？
这里要深入理解一个概念：斩波恒流！
斩波恒流的原理是：当环形分配器导通的时候，IC2使得TL和TH导通，电源通过TH和TL 和电机向下有电流输出，此时R左端的电压上升，当电流上升到给定电平时，比较器反转，输出为低，使得IC1截止，此时电感使电流缓慢下降，此时通过TL采样的电压变低，当电压低于给定电平时候，比较器反转，使得IC1再次导通，这样可以快速的波动，而使电感上的电流保持一个恒定的值。
当环形分配器给出低电平时，IC1和IC2截止，电流通过D2流入电源，从而实现节能。
此时，再看上图，会发现：
1、BHO和ALO为一个通路，AHO和BLO为一个通路，实现电流的正向和反向。
2、BHO和AHO的开关频率会比BL0，ALO大很多，BL0和ALO只有在正向和负方向反转的时
候出现跳变，而BHO和AHO的频率会很快以实现恒流。
这里值得注意的一点是，上述过程仅仅是在一个细分时候，一个数模转换量上保持的恒流。
如果整步为256细分，则在256细分的每一个细分阶段实际上过程就是上文红色字体运行一遍的一个过程，而要使整个电机转动一圈，则需要完成一个SIN和COS的整个过程，如果上面的过程仍然无法理解，请参看步进电机细分方面的内容。
从整个驱动电路的系统上看，
整个闭环是按照如下进行工作的：
1、TC1002发出一个启动信号，使得全桥驱动芯片导通A+的MOS1和A-的MOS2形成回
路，此时在A-上采集的电压通过比较器与正弦信号输出的给定参考电压形成对比，当电压超过参考电压时，比较器翻转，翻转信号反馈给TC1002，然后低电平的信号反馈给A+的MOS1，此时MOS关闭，电机上的电流通过A+的MOS1流回电源，从而完成周而复始的完成整步的1/N的一次恒流。
2、参考电压(图中OUTA和OUTB)，为一个N细分的正弦和余弦电压波形图，当电压进入
下一个细分电压时，比较器将跟随输出电压，从而使得电机中流过的电流进入下一个电流梯度，进而实现整步的转动。
再看如下的小回路的作用：
也就是当比较器翻转的时候，为了保持电机更加平稳，需要电感上的电流迅速下降然后再经过比较器反馈，迅速导通MOS1，以实现电流的平稳，显然，此处的两个电阻和二极管是为了迅速的放电用的。