步进电机驱动中的微步控制模式 你了解吗？

关键词: 电机

问：步进电机驱动基础 – 微步控制模式

步进电机的驱动技术，包括全步、半步和微步控制模式。 本文主要介绍微步控制模式。

微步控制的概念

微步控制是一种先进的控制方法，它允许电机旋转到全步之间的多个中间位置，从而显著提高位置分辨率并实现更平滑的低速旋转。通过将每个全步细分为一系列等距的微步来达成这一目标。

如上图，展示了微步控制过程中电机的不同状态，包括线圈 A1、A2 和 B1、B2 的通电情况以及转子的相应位置变化，直观地呈现了微步控制下电机的工作过程。

如上图，绿色曲线（线圈 1）和红色曲线（线圈 2）分别展示了在不同步模式下两个线圈的电流变化情况。可以明显看出，全步模式下电流变化是阶梯状的，半步模式下阶梯更细密，而微步模式下电流变化趋近于正弦波，更加平滑。

下方是位置过冲 / 振荡图，展示了在不同步模式下转子位置的变化情况。全步模式下位置过冲和振荡明显，半步模式有所改善，微步模式下位置变化更加平稳，几乎没有明显的过冲和振荡，进一步说明了微步控制在改善电机运行性能方面的优势。

工作方式与技术实现

微步控制实现了最佳的运行行为。在这里，相不仅被接通和断开，还被充入不同的电流值。

两个相由偏移 90° 的近似正弦波控制。一个全步被分成更小的单元。这些被称为 “微步”。微步分辨率是一个全步被划分成的中间位置的数量。

如上图，

左侧图示： 两相（相A 和 相B）的电流变化曲线。可以看到 相A 和 相B 的电流曲线呈近似正弦波且相互偏移 90°。图中标注了 16 个微步和 1 个整步，说明了在一个全步内被细分为 16 个微步，通过控制两相电流的变化来实现微步控制。

中间图示： 这是一个角度示意图，展示了 1 个整步被划分为 16 个微步的情况。

右侧图示： 展示了微步控制在实际电机结构中的应用场景，说明通过对两相线圈电流的精确控制，实现转子在更小步距下的精确旋转。

• 性能优势与局限：微步分辨率越高，相电流的理论正弦波形就越平滑。由于在微模式下的行进距离与全步操作相比显著减小，瞬态效应也显著降低。然而，在实践中，仅指定正弦设定点不足以获得正弦相电流。电感器的切换以及其他干扰效应需要进一步的措施来保持非常平稳的运行。

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