步進電機是由直流電驅(qū)動的無刷同步電動機，該直流電以步驟旋轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn)子在特定電源下保持靜止。通過電子驅(qū)動IC發(fā)送的明確定義的PWM脈沖序列將步進電機向一個方向轉(zhuǎn)動。

步進電機具有一個特殊功能 - 能夠非常精確地將轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)幾度，而無需傳感器來檢測其角度位置。總之，電機的完全轉(zhuǎn)動可以分為一定數(shù)量的步數(shù)。步進電機的寬度決定了步數(shù)。

在步進電機內(nèi)部，定子上有幾個繞組/線圈，它們像電磁鐵一樣工作。定子將磁場轉(zhuǎn)換為電流。制造商聲明的步數(shù)對應(yīng)于彼此電連接的線圈組（稱為相）的數(shù)量。在每組中，有幾對并聯(lián)的線圈。每個線圈對都圍繞定子進行布置和電氣連接。每個相位按順序激活，以允許電機一步一步地旋轉(zhuǎn)。

步進電機通過與從微控制器輸出到電機驅(qū)動IC的脈沖信號同步，以精確的定位和速度控制運行。電機驅(qū)動IC通過向輸出端的步進電機提供功率脈沖來對微控制器的信號做出反應(yīng)。

步進電機由電脈沖操作，這些電脈沖按順序饋送定子的一部分。定子被激勵的順序決定了旋轉(zhuǎn)的方向。通過微步進技術(shù)，可以獲得更流暢線性的運動和更好的定位。有不同的微步進模式，長度從1⁄3全步到1⁄32全步。

步進電機

驅(qū)動IC步進電機形成增量運動驅(qū)動。隨著每個命令脈沖到達系統(tǒng)，電機完成有限的旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)是通過以給定的順序和給定的電流方向為相位供電來實現(xiàn)的（圖1和2）。

圖1：步進電機和主要部件的電氣圖

圖2：雙極和單極電機的通用布局

有不同的步進電機配置，甚至更多的驅(qū)動方式。最常見的定子配置是兩個線圈。它們圍繞定子的周長排列，使得當用方波信號驅(qū)動時，電機轉(zhuǎn)動。要使電機朝相反方向轉(zhuǎn)動，只需反轉(zhuǎn)信號的相位A和B之間的比率即可。

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

帶旋轉(zhuǎn)變壓器的步進電機即使在炎熱、灰塵或振動的惡劣環(huán)境中也能實現(xiàn)高精度電機控制，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 - 一種用于測量角位移的機電設(shè)備。該器件檢測電磁閥中磁感應(yīng)通量的變化。

圖3：帶旋轉(zhuǎn)變壓器的步進電機

步進電機的單極與雙極驅(qū)動

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

盡管步進電機在精確定位方面具有實用性和適用性，特別是在來回運動應(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。許多供應(yīng)商提供具有不同級別特性和功能的步進電機驅(qū)動IC。

步進驅(qū)動IC的作用是充當系統(tǒng)微控制器（MCU）或處理器之間的接口，后者發(fā)出與運動相關(guān)的指令。然后，它通過直接管理電機的電流和電壓（圖4）或驅(qū)動外部 MOSFET 來實現(xiàn)這些功能。

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

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

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

這些驅(qū)動IC之間的差異不僅在于其電壓和電流驅(qū)動額定值或堅固性要求。這也是功能集和功能的問題。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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