眾所周知，步進電機的驅(qū)動方式有整步，半步，細分驅(qū)動。三者既有區(qū)別又有聯(lián)系，目前，市面上很多驅(qū)動器支持細分驅(qū)動方式。

大家都知道步進電動機是一種把電脈沖信號轉換成機械角位移的控制電機，常作為數(shù)字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(這個角度叫做歩距角)。

正常運動情況下，它每轉一周具有固定的步數(shù);做連續(xù)步進運動時，其旋轉轉速與輸入脈沖的頻率保持嚴格的對應關系，不受電壓波動和負載變化的影響。本文小編將帶領大家詳細的了解步進電機整步驅(qū)動、半步驅(qū)動、細分驅(qū)動的工作原理及優(yōu)缺點。

步進電機的驅(qū)動方式

如下圖是兩相步進電機的內(nèi)部定子示意圖，為了使電機的轉子能夠連續(xù)、平穩(wěn)地轉動，定子必須產(chǎn)生一個連續(xù)、平均的磁場。因為從宏觀上看，電機轉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，轉子跟隨不上，這時步進電機就出現(xiàn)失步現(xiàn)象。

既然電機轉子是跟隨電機定子磁場轉動，而電機定子磁場的強度和方向是由定子合成電流決定且成正比。即只要控制電機的定子電流，則可以達到驅(qū)動電機的目的。下圖是兩相步進電機的電流合成示意圖。其中Ia是由A-A`相產(chǎn)生，Ib是由B-B`相產(chǎn)生，它們兩個合成后產(chǎn)生的電流I就是電機定子的合成電流，它可以代表電機定子產(chǎn)生磁場的大小和方向。

基于以上步進電機的背景描述，對于步進電機的整步、半步、細分的三種驅(qū)動方式，都會是同一種方法，只是電流把一個圓(360°)分割的粗細程度不同。

1、整步驅(qū)動

對于整步驅(qū)動方式，電機是走一個整步，如對于一個步進角是3.6°的步進電機，整步驅(qū)動是每走一步是走3.6°。

下圖是整步驅(qū)動方式中，電機定子的電流次序示意圖：

由上圖可知，整步驅(qū)動每一時刻只有一個相通電，所以這種驅(qū)動方式的驅(qū)動電路可以是很簡單，程序代碼也是相對容易實現(xiàn)，且由上圖可以得到電機整步驅(qū)動相序如下：

BB’→A’A→B’B→AA’→BB’

下圖是這種驅(qū)動方式的電流矢量分割圖：

可見，整步驅(qū)動方式的電流矢量把一個圓平均分割成四份。

下圖是整步驅(qū)動方式的A、B相的電流I vs T圖：

總結：

可以看出，整步驅(qū)動的缺點：描出的正弦波是粗糙的。使用這種方式驅(qū)動步進電機，低速時電機會抖動，噪聲會比較大。但是，這種驅(qū)動方式的優(yōu)點：無論在硬件或軟件上都是相對簡單，從而驅(qū)動器制造成本容易得到控制。

2、半步驅(qū)動

對于半步驅(qū)動方式，電機是走一個半步，如對于一個步進角是3.6°的步進電機，半步驅(qū)動是每走一步，是走1.8°(3.6°/2)。

下圖是半步驅(qū)動方式中，電機定子的電流次序示意圖：

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，結果是電機轉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，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：

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，電機轉子走一步的角度將會隨著細分數(shù)的增加而減小，電機轉動也越來越平穩(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：

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)分辨率最好依靠電機本身和機械結構。

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)。