步进电机驱动基础

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从步进电机驱动IC的角度看步进电机，归纳相关知识点。

一、单极性与双极性电机：

　单极性电机，由单极性IC驱动。其一端接Vcc，另一端由IC控制连接或断开。

　而双极性电机，由双极性IC驱动。双端都由IC控制。

二、单极性电机的内部结构：

　

	连线图	说明	引线标识
5线制		所有绕组短连，外接Vcc	一般中心头：黑/白色
6线制			中心头：黑色、白色。
8线制			每个绕组一条线为纯色，一条线为斑纹线。可以把所有斑纹线连在一起，组成5线制。

三、双极性电机的内部结构：

　其内部连线图见下：　

四、驱动方式：

　分类：

驱动方式	en	说明
全步驱动	full stepping	每次对单或双绕组上100%电流，使电机轴整步转动。 分两种: ⑴1-1 phase，每节拍对一个绕组上电 ⑵2-2 phase，每节拍对两个绕组上电
半步驱动	half stepping	1-2 phase：对1-1 phase与2-2 phase的混合，一步对单绕组上电，下一步对双线组上电。
细分驱动	micro stepping	调节每绕组PWM宽度，进而调节绕组电流，使绕组电流逐步增加/减小，磁场驱动电机轴微步转动。 W1-2 phase＝1/4步, 2W1-2 phase =1/8步,4W1-2 phase＝1/16步,8W1-2 phase=1/32步 16W1-2phase=1/64步, 32W1-2 phase=1/128步

下图为半步驱动时，绕组的输出电流与电机运转详图：

五、关于微步驱动：

　1、微步驱动，会造成每步输出力矩下降：

　　　

　　　细分为1/16时，输出力矩降至full step的9.8%，1/32时，降至4.91%，到1/128时，降至1.23%。

　2、这样带来问题，极细细分微分驱动时（如1/128），输出力矩很小，无法克服电机、机械结构阻力，仍然以较高细分如(1/32)运行。既：累积多步，跳一步。

　　有文献指出，极细微分并不能带来比1/16，1/32微步更高精度，而且在减小噪声、低速运行方面，也没有更进一步的改善。

　3、微步驱动的最大好处：⑴低噪声。⑵低速运行，共振可能性更低。

六、衰减模式(decay mode)：

　由于电机为感性负载，在快速通断时时，会引入反生电动势，必须考虑其泄放途径。

　有两种基本衰减模式：

　　⑴慢速衰减：只source极关闭，绕组短路放电。

　　⑵快速衰减：关闭source、sink极，线组对负电机电源放电。　

　

　为使电机驱动电流更加理想化，一般电机驱动IC，都使用混合衰减模式：先快速衰减，再慢速衰减。而且可以调整快速衰减→慢速衰减的切换时间点，以达到波形更精细的控制。

七、同步检波(synchronous recification)

　在反向电流泄放路径，都要经过两个肖特基二极管。其压降会造成芯片内部很大功耗。

　通过在反向放电时，打开肖特基二极管并联的MOS管，可以使电流走MOS管旁路，这样，减小芯片功耗。