步进电动机的控制方法与驱动技术

（1）步进电动机的控制方法
由步进电动机的工作原理知道，要使电动机正常的一步一步地运行，控制脉冲必须按一定的顺序分别供给电动机各相。例如三相单拍驱动方式，供给脉冲的顺序为A—B—C—A或A—C—B—A，称为环形脉冲分配。脉冲分配有两种方式：一种是硬件脉冲分配（或称为脉冲分配器），另一种是软件脉冲分配，是由计算机的软件完成的。
① 脉冲分配器 脉冲分配器可以用门电路及逻辑电路构成，提供符合步进电动机控制指令所需的顺序脉冲。按其电路结构不同，可分为TTL集成电路和CMOS集成电路。
这两种脉冲分配器的工作方法基本相同。即当各个引脚连接好之后，通过一个脉冲输入端控制步进的速度；另一个输入端控制电动机的转向，并有与步进电动机相数相同的输出端分别控制电动机的各相。这种硬件脉冲分配器通常都包含在步进电动机驱动控制电源内。数控系统通过插补运算，得出每个坐标轴的位移信号，通过输出接口，向步进电动机驱动控制电源定时发出位移脉冲信号和正反转信号。
② 软件脉冲分配 在计算机控制的步进电动机驱动系统中，可以采用软件的方法实现环形脉冲分配。
上图是一个8031单片机与步进电动机驱动电路接口连接的框图。P1口的三个引脚经过光电隔离、功率放大之后，分别与电动机的A、B、C三相连接。
采用软件进行脉冲分配虽然增加了软件编程的复杂程度，但它省去了硬件环形分配器。系统减少了器件，降低了成本，也提高了系统的可靠性。
（2）步进电动机的驱动电源
环形脉冲分配器输出的电流很小（毫安级），必须经过功率放大。过去采用单电压驱动电路，后来常用高低压驱动电路，现在则比较多地采用恒流斩波和调频调压等形式的驱动电路。下面介绍单电压驱动电路的简单原理和特点。
单电压驱动电路的工作原理如下图。
图中L为步进电动机励磁绕组的电感，Ra为绕阻电阻，RC为外接电阻。电阻RC并联一电容C（可以提高负载瞬间电流），从而提高电动机的快速响应能力和启动性能。续流二极管VD和阻容吸收回路RC，是功率管VT的保护电路。
单电压驱动电路的优点是线路简单，缺点是电流上升不够快，高频时带负载能力低。
（3）步进电动机的细分驱动技术
在实际应用中，为了提高进给运动的分辨率，要求对步距角进一步细分。在不改变步进电动机结构的前提下，为了达到这一目的，将额定电流以阶梯波的方式输入。此时，电流分成很多个台阶，则转子就以同样的步数转过一个电动机固有的步距角。这样将一个步距角细分成若干步的驱动方法称为细分驱动。
细分驱动的优点是使步距角减小，运行平稳，提高匀速性，并能减弱或消除振荡。