步進(jìn)電機(jī)是由直流電驅(qū)動(dòng)的無(wú)刷同步電動(dòng)機(jī)，該直流電以步驟旋轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn)子在特定電源下保持靜止。通過(guò)電子驅(qū)動(dòng)IC發(fā)送的明確定義的PWM脈沖序列將步進(jìn)電機(jī)向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

步進(jìn)電機(jī)具有一個(gè)特殊功能 - 能夠非常精確地將轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)幾度，而無(wú)需傳感器來(lái)檢測(cè)其角度位置。總之，電機(jī)的完全轉(zhuǎn)動(dòng)可以分為一定數(shù)量的步數(shù)。步進(jìn)電機(jī)的寬度決定了步數(shù)。

在步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部，定子上有幾個(gè)繞組/線圈，它們像電磁鐵一樣工作。定子將磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為電流。制造商聲明的步數(shù)對(duì)應(yīng)于彼此電連接的線圈組（稱(chēng)為相）的數(shù)量。在每組中，有幾對(duì)并聯(lián)的線圈。每個(gè)線圈對(duì)都圍繞定子進(jìn)行布置和電氣連接。每個(gè)相位按順序激活，以允許電機(jī)一步一步地旋轉(zhuǎn)。

步進(jìn)電機(jī)通過(guò)與從微控制器輸出到電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC的脈沖信號(hào)同步，以精確的定位和速度控制運(yùn)行。電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC通過(guò)向輸出端的步進(jìn)電機(jī)提供功率脈沖來(lái)對(duì)微控制器的信號(hào)做出反應(yīng)。

步進(jìn)電機(jī)由電脈沖操作，這些電脈沖按順序饋送定子的一部分。定子被激勵(lì)的順序決定了旋轉(zhuǎn)的方向。通過(guò)微步進(jìn)技術(shù)，可以獲得更流暢線性的運(yùn)動(dòng)和更好的定位。有不同的微步進(jìn)模式，長(zhǎng)度從1⁄3全步到1⁄32全步。

步進(jìn)電機(jī)

驅(qū)動(dòng)IC步進(jìn)電機(jī)形成增量運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)。隨著每個(gè)命令脈沖到達(dá)系統(tǒng)，電機(jī)完成有限的旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)是通過(guò)以給定的順序和給定的電流方向?yàn)橄辔还╇妬?lái)實(shí)現(xiàn)的（圖1和2）。

圖1：步進(jìn)電機(jī)和主要部件的電氣圖

圖2：雙極和單極電機(jī)的通用布局

有不同的步進(jìn)電機(jī)配置，甚至更多的驅(qū)動(dòng)方式。最常見(jiàn)的定子配置是兩個(gè)線圈。它們圍繞定子的周長(zhǎng)排列，使得當(dāng)用方波信號(hào)驅(qū)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。要使電機(jī)朝相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，只需反轉(zhuǎn)信號(hào)的相位A和B之間的比率即可。

步進(jìn)電機(jī)的主要應(yīng)用是機(jī)器人、辦公自動(dòng)化（OA）設(shè)備和醫(yī)療/護(hù)理設(shè)備，它們需要具有卓越精密電機(jī)控制和更好的抗環(huán)境影響能力的電機(jī)。旋轉(zhuǎn)變壓器和編碼器等電機(jī)控制解決方案用于優(yōu)化運(yùn)動(dòng)并保證電機(jī)的正確位置。

帶旋轉(zhuǎn)變壓器的步進(jìn)電機(jī)即使在炎熱、灰塵或振動(dòng)的惡劣環(huán)境中也能實(shí)現(xiàn)高精度電機(jī)控制，并最大限度地提高可用扭矩。旋轉(zhuǎn)變壓器是一種電感式位移傳感器 - 一種用于測(cè)量角位移的機(jī)電設(shè)備。該器件檢測(cè)電磁閥中磁感應(yīng)通量的變化。

圖3：帶旋轉(zhuǎn)變壓器的步進(jìn)電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)的單極與雙極驅(qū)動(dòng)

步進(jìn)電機(jī)可配置為單極或雙極驅(qū)動(dòng);每種方法都有不同的性能屬性和權(quán)衡。

盡管步進(jìn)電機(jī)在精確定位方面具有實(shí)用性和適用性，特別是在來(lái)回運(yùn)動(dòng)應(yīng)用中，但推遲其廣泛采用的因素之一是提供所需駕駛員管理的挑戰(zhàn)。然而，嵌入了高水平功能的IC的引入改變了這一點(diǎn)。許多供應(yīng)商提供具有不同級(jí)別特性和功能的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC。

步進(jìn)驅(qū)動(dòng)IC的作用是充當(dāng)系統(tǒng)微控制器（MCU）或處理器之間的接口，后者發(fā)出與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的指令。然后，它通過(guò)直接管理電機(jī)的電流和電壓（圖4）或驅(qū)動(dòng)外部 MOSFET 來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能。

圖4：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC是MCU和電機(jī)本身之間的中介;更高功率的電機(jī)通常需要由驅(qū)動(dòng)IC控制的分立式外部MOSFET，以實(shí)現(xiàn)所需的電流切換。

基本驅(qū)動(dòng)IC具有一系列額定值組合，如通用單IC驅(qū)動(dòng)器，可使用片上MOSFET為電機(jī)線圈提供高達(dá)1或 2A的電流。對(duì)于需要更多電流或電壓的步進(jìn)電機(jī)，使用不同的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)IC，該驅(qū)動(dòng)IC用作MOSFET驅(qū)動(dòng)IC，不直接連接到電機(jī)。設(shè)計(jì)人員添加了合適的外部MOSFET，其額定值與電機(jī)和項(xiàng)目要求相匹配。一些供應(yīng)商提供具有一系列電壓和電流驅(qū)動(dòng)能力的廣泛系列，以及一些步進(jìn)電機(jī)控制器，其額定溫度范圍更寬或適用于汽車(chē)應(yīng)用

圖5：一些供應(yīng)商提供涵蓋一系列電壓、電流和認(rèn)證級(jí)別的大量步進(jìn)控制器產(chǎn)品

這些驅(qū)動(dòng)IC之間的差異不僅在于其電壓和電流驅(qū)動(dòng)額定值或堅(jiān)固性要求。這也是功能集和功能的問(wèn)題。一些應(yīng)用需要基本控制，而另一些應(yīng)用則需要更高的復(fù)雜性和潛力，以用作更復(fù)雜的閉環(huán)系統(tǒng)的一部分。

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