眾所周知，步進電機的驅(qū)動方式包括整步、半步和細分驅(qū)動。三者既有區(qū)別又有聯(lián)系。目前市場上很多驅(qū)動都支持細分驅(qū)動模式。

眾所周知，步進電機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機械角位移的控制電機，在數(shù)字控制系統(tǒng)中常被用作執(zhí)行元件。當步進驅(qū)動器接收到脈沖信號時，它驅(qū)動步進電機在設定的方向上旋轉(zhuǎn)一個固定的角度(這個角度稱為距離角)。

正常運動下，每轉(zhuǎn)有固定步數(shù)；連續(xù)步進時，轉(zhuǎn)速與輸入脈沖頻率保持嚴格對應，不受電壓波動和負載變化的影響。本文將帶領您詳細了解步進電機全步驅(qū)動、半步驅(qū)動和細分驅(qū)動的工作原理和優(yōu)缺點。

　　步進電機的驅(qū)動方式

下圖是兩相步進電機內(nèi)部定子的示意圖。為了使電機的轉(zhuǎn)子連續(xù)平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)，定子必須產(chǎn)生連續(xù)平均的磁場。宏觀上，電機轉(zhuǎn)子始終跟隨電機定子合成的磁場方向。如果定子合成的磁場變化太快，轉(zhuǎn)子跟不上，步進電機就會失步。

由于電機轉(zhuǎn)子跟隨電機定子磁場旋轉(zhuǎn)，電機定子磁場的強度和方向由定子復合電流決定，并與其成比例。即只要控制電機的定子電流，就可以達到驅(qū)動電機的目的。下圖是兩相步進電機電流合成示意圖。Ia由A-A '相產(chǎn)生，Ib由B-B '相產(chǎn)生。它們兩個組合產(chǎn)生的電流I就是電機定子的組合電流，可以代表電機定子產(chǎn)生磁場的大小和方向。

基于以上對步進電機的背景描述，步進電機的三種驅(qū)動方式，即整步、半步和細分，都是相同的方法，但一個圓(360)除以電流的厚度是不同的。

　　1、整步驅(qū)動

對于全步驅(qū)動模式，電機走一整步。比如步進角為3.6的步進電機，整步驅(qū)動每走一步就要走3.6。

下圖是電機定子在全步驅(qū)動模式下的電流順序示意圖：

從上圖可以看出，整步驅(qū)動每次只有一相通電，因此這種驅(qū)動方式的驅(qū)動電路可以非常簡單，程序代碼也相對容易實現(xiàn)，從上圖可以得到電機整步驅(qū)動的相序如下：

BB'A'AB'BAA'BB '

下圖是該驅(qū)動模式的當前矢量分割圖：

可以看出，全步驅(qū)動模式的電流矢量將一個圓等分為四個。

下圖是全步驅(qū)動模式下a相和b相的電流I-T圖：

總結(jié)：

可以看出，全步進驅(qū)動的缺點是正弦波比較粗糙。這樣驅(qū)動步進電機，電機低速抖動，噪音比較大。但是這種驅(qū)動方式的優(yōu)點是硬件和軟件相對簡單，可以很容易的控制驅(qū)動器的制造成本。

　　2、半步驅(qū)動

對于半步驅(qū)動模式，電機走半步。例如，對于步進角度為3.6的步進電機，半步驅(qū)動每走一步需要1.8(3.6/2)。

下圖是電機定子在半步驅(qū)動模式下的電流順序示意圖：

動方式的優(yōu)缺點" src="http://file.elecfans.com/web1/M00/4F/A1/pIYBAFrf-YmAIq7nAAA8LeSvYTs481.jpg" style="width: 500px; height: 234px;" />

　　由上圖可見，半步驅(qū)動方式的比整步驅(qū)動方式相對復雜一些，在同一時刻，可能兩個相都需要被通電，如果要求電機轉(zhuǎn)動的力矩平穩(wěn)，則需要在兩相同時通電時，通電電流應該為單相通電電流的sin（45°），即√2/2。當然，可以直接通以和單相通電流相等的電流，結(jié)果是電機轉(zhuǎn)動過程中的力矩不恒定，但它帶來的好處是驅(qū)動電路或軟件編寫的簡化。

　　以下是這種的驅(qū)動方式的驅(qū)動相序：

　　BB’→BB’ A’A→A’A→B’B A’A→ B’B→B’B AA’→AA’→ AA’ BB’

　　如果需要反轉(zhuǎn)，只需按以上相序的逆向進行通電即可。

　　當按以上相序?qū)﹄姍C通電，產(chǎn)生的電流矢量則可以把一個圓分割成8份，如下圖所示：

　　半步驅(qū)動一方面使電機的步進分辨率提高了一倍，且電機運轉(zhuǎn)會更為平穩(wěn)。

　　對比地，半步驅(qū)動方式的兩相電流圖如下圖所示：

　　總結(jié)：

　　由上圖看出，半步驅(qū)動方式的優(yōu)點：描出的正弦波較之整步驅(qū)動方式，有了改觀，提高了精度。這樣的好處是在無需更改電機的情況下，電機的步進角分辨率提高了一倍，且電機運行相對安靜一些。

　　3、細分驅(qū)動

　　如下圖，可以看出某種規(guī)律：

　　看上圖，電流矢量分割圓越來越稠密，如上圖的c。這是4細分驅(qū)動的分割圖，從宏觀上可想象，電機轉(zhuǎn)子走一步的角度將會隨著細分數(shù)的增加而減小，電機轉(zhuǎn)動也越來越平穩(wěn)、安靜。從某種意義上，整步和半步驅(qū)動也是細分驅(qū)動的一樣，它們的關系就如正方形和長方形的關系。

　　上圖是4細分驅(qū)動方式的兩相電流圖，由圖看出，這時每相電流的曲線較半步驅(qū)動時的電流曲線更加細膩。

　　電流細分是細分驅(qū)動的其中一種方法，恒流的實現(xiàn)常用斬波驅(qū)動，給定的電流是以正弦波分布。另一種為電壓細分，這種方法是比正弦波的電壓驅(qū)動電機的線圈，可以不需要反饋地實現(xiàn)電機的細分驅(qū)動，但是由于電機的反電勢等的作用，正弦波電壓驅(qū)動并不能產(chǎn)生正弦波的電流，效果沒有電流細分好，但是它的驅(qū)動電路相對簡單。

　　總結(jié)：

　　細分可以提高電機的步進角分辨率，但是，這并不是細分驅(qū)動的初衷，而是為了減緩步進電機運轉(zhuǎn)過程的震動和噪聲，使電機的力矩輸出更平穩(wěn)。這有點像數(shù)碼相機的光學變焦和數(shù)字變焦的關系，提高步進系統(tǒng)分辨率好依靠電機本身和機械結(jié)構(gòu)。

　　在工程應用中，電機的細分數(shù)可能不同，在低速時，可增大細分數(shù)，當速度增加時，減少細分數(shù)。