步進電機驅動基礎

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從步進電機驅動IC的角度看步進電機，歸納相關知識點。

一、單極性與雙極性電機：

　單極性電機，由單極性IC驅動。其一端接Vcc，另一端由IC控制連接或斷開。

　而雙極性電機，由雙極性IC驅動。雙端都由IC控制。

二、單極性電機的內部結構：

　

	連線圖	說明	引線標識
5線制		所有繞組短連，外接Vcc	一般中心頭：黑/白色
6線制			中心頭：黑色、白色。
8線制			每個繞組一條線爲純色，一條線爲斑紋線。可以把所有斑紋線連在一起，組成5線制。

三、雙極性電機的內部結構：

　其內部連線圖見下：　

四、驅動方式：

　分類：

驅動方式	en	說明
全步驅動	full stepping	每次對單或雙繞組上100%電流，使電機軸整步轉動。 分兩種: ⑴1-1 phase，每節拍對一個繞組上電 ⑵2-2 phase，每節拍對兩個繞組上電
半步驅動	half stepping	1-2 phase：對1-1 phase與2-2 phase的混合，一步對單繞組上電，下一步對雙線組上電。
細分驅動	micro stepping	調節每繞組PWM寬度，進而調節繞組電流，使繞組電流逐步增加/減小，磁場驅動電機軸微步轉動。 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

下圖爲半步驅動時，繞組的輸出電流與電機運轉詳圖：

五、關於微步驅動：

　1、微步驅動，會造成每步輸出力矩下降：

　　　

　　　細分爲1/16時，輸出力矩降至full step的9.8%，1/32時，降至4.91%，到1/128時，降至1.23%。

　2、這樣帶來問題，極細細分微分驅動時（如1/128），輸出力矩很小，無法克服電機、機械結構阻力，仍然以較高細分如(1/32)運行。既：累積多步，跳一步。

　　有文獻指出，極細微分並不能帶來比1/16，1/32微步更高精度，而且在減小噪聲、低速運行方面，也沒有更進一步的改善。

　3、微步驅動的最大好處：⑴低噪聲。⑵低速運行，共振可能性更低。

六、衰減模式(decay mode)：

　由於電機爲感性負載，在快速通斷時時，會引入反生電動勢，必須考慮其泄放途徑。

　有兩種基本衰減模式：

　　⑴慢速衰減：只source極關閉，繞組短路放電。

　　⑵快速衰減：關閉source、sink極，線組對負電機電源放電。　

　

　爲使電機驅動電流更加理想化，一般電機驅動IC，都使用混合衰減模式：先快速衰減，再慢速衰減。而且可以調整快速衰減→慢速衰減的切換時間點，以達到波形更精細的控制。

七、同步檢波(synchronous recification)

　在反向電流泄放路徑，都要經過兩個肖特基二極管。其壓降會造成芯片內部很大功耗。

　通過在反向放電時，打開肖特基二極管並聯的MOS管，可以使電流走MOS管旁路，這樣，減小芯片功耗。