步進電機驅動的案例
低壓MOS在步進電機驅動器上的應用-REASUNOS瑞森半導體
一、前言
步進電機驅動器是一種用于控制步進電機運動的裝置，它是將控制信號轉換成步進電機可以識別的控制電壓或電流的電路。它在工業自動化領域有著廣泛的應用，如機器人、印刷機、木工機床、噴繪機等。步進電機驅動器的組成結構主要由以下部分：
1、步進電機是一種驅動裝置，它可以將電能轉換成精確的位移，是控制機械裝置精確運動的重要元件。
2、步進電機驅動器的驅動電路是控制步進電機的重要部分，其主要由換流器、放大器、比較器、驅動電路等組成。
3、控制電路將外部的控制信號轉換成步進電機可以識別的控制電壓或電流，從而實現步進電機的控制。
低壓MOS在步進電機驅動器上的應用
二、典型應用拓撲圖
步進電機驅動電路使用N溝道功率MOS組成上下對管，常見的為2-4對MOS管，控制器通過接受步進電機的反饋，選擇適當的開啟時序，控制MOS的通斷，完成換相，定位，調速等執行動作。
步進電機驅動電路拓撲圖
三、典型應用及選型推薦
針對步進電機驅動電路推薦使用瑞森半導體低壓MOS-Trench系列，其優勢：
Trench工藝，更小的Ronsp，串并聯隨意搭配。
低導通電阻，結電容適中，高效率，高可靠性。
步進電機驅動電路產品選型
展開 步進電機驅動電路解析，步進電機驅動電路原理圖、電路性能比較及電路實例
改變繞組通電的順序，電機就會反轉。所以可用控制脈沖數量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉動。
發熱原理
通常見到的各類電機，內部都是有鐵芯和繞組線圈的。繞組有電阻，通電會產生損耗，損耗大小與電阻和電流的平方成正比，這就是我們常說的銅損，如果電流不是標準的直流或正弦波，還會產生諧波損耗；鐵心有磁滯渦流效應，在交變磁場中也會產生損耗，其大小與材料，電流，頻率，電壓有關，這叫鐵損。銅損和鐵損都會以發熱的形式表現出來，從而影響電機的效率。步進電機一般追求定位精度和力矩輸出，效率比較低，電流一般比較大，且諧波成分高，電流交變的頻率也隨轉速而變化，因而步進電機普遍存在發熱情況，且情況比一般交流電機嚴重。
步進電機驅動電路
雙極性步進電機的驅動電路如圖所示，它會使用八顆晶體管來驅動兩組相位。雙極性驅動電路可以同時驅動四線式或六線式步進電機，雖然四線式電機只能使用雙極性驅動電路，它卻能大幅降低量產型應用的成本。雙極性步進電機驅動電路的晶體管數目是單極性驅動電路的兩倍，其中四顆下端晶體管通常是由微控制器直接驅動，上端晶體管則需要成本較高的上端驅動電路。雙極性驅動電路的晶體管只需承受電機電壓，所以它不像單極性驅動電路一樣需要箝位電路。
步進電動機不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的步進電動機驅動器，如圖2所示，它由脈沖發生控制單元、功率驅動單元、保護單元等組成。圖中點劃線所包圍的二個單元可以用微機控制來實現。驅動單元與步進電動機直接耦合，也可理解成步進電動機微機控制器的功率接口，這里予以簡單介紹。
1. 單電壓功率驅動接口
實用電路如圖3所示。在電機繞組回路中串有電阻Rs，使電機回路時間常數減小，高頻時電機能產生較大的電磁轉矩，還能緩解電機的低頻共振現象，但它引起附加的損耗。
展開 步進電機的硬件電路設計 步進電機驅動原理及方法
[導讀] 步進電機是一種感應電機，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進電機供電，步進電機才能正常工作，驅動器就是為步進電機分時供電的，多相時序控制器。
步進電機是一種感應電機，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進電機供電，步進電機才能正常工作，驅動器就是為步進電機分時供電的，多相時序控制器。雖然步進電機已被廣泛地應用，但步進電機并不能像普通的直流電機，交流電機在常規下使用。它必須由雙環形脈沖信號、功率驅動電路等組成控制系統方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業知識。步進電機作為執行元件，是機電一體化的關鍵產品之一，廣泛應用在各種自動化控制系統中。隨著微電子和計算機技術的發展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經濟領域都有應用。
步進電機的硬件電路設計
1、單片機的選擇
本次設計以CPU選用89C5l作為步進電機的控制芯片．89C51的結構簡單并可以在編程器上實現閃爍式的電擦寫達幾萬次以上．使用方便等優點，而且完全兼容MCS5l系列單片機的所有功能。AT89C51是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FAlsh ProgrAmmABle And ErAsABle ReAd Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案
1.1單片機的引腳功能：
（1）VCC（40）：電源+5V。
展開 步進驅動器與步進電機，那些不得不說的事！
步進電機（如下圖）：是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元步進電機件。
在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度。
可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。
二、步進驅動器和步進電機如何接線？
1、步進驅動器供電。在AC+AC-端子接上對應電壓的電源。
2、步進驅動器輸出。電機的A+、A-、B+、B-線（一般電機上有銘牌標識如下圖）接到步進驅動器的A+、A-、B+、B-端子。一般有4根線的、5根線的、6根線的、8跟線的、10根線的等。
3、步進驅動器控制。步進驅動器的PUL+、DIR+、ENA+可以接到電源24V，PUL-、DIR-、ENA-可以分別接一個按鈕的一端，按鈕的另一端接電源0V。
1）每按一下PUL+的按鈕，步進啟動器接收一個脈沖的信號驅動輸出，步進電機走一個步距角。
2）如果要反轉，按住DIR-的按鈕情況下按PUL-的按鈕，就可以實現反轉。
3）當按住ENA-的按鈕，步進驅動器接收使能信號，步進電機的軸處于自由狀態，可以進行一些機械方面上的調試。
展開 
提高步進電機運行質量的電流控制方法
[導讀] 雙極性步進電機包含兩繞組，為了使電機運行平穩，不斷的給這兩個線圈加以相位差90度的正弦波，步進電機就開始轉動起來。
A雙極性步進電機的基礎知識
雙極性步進電機包含兩繞組，為了使電機運行平穩，不斷的給這兩個線圈加以相位差90度的正弦波，步進電機就開始轉動起來。
通常，步進電機不是由模擬線性放大器驅動；而是由PWM電流調節驅動，把線性的正弦波信號轉換成了離散的直線段信號。 正弦波可被分成多段，隨著段數的增加，波形不斷接近正弦波。 實際應用中，段數多從4到2048或更多，大多數步進驅動IC采用4到64段細分。整步驅動，每一時刻只有一個相通電，兩相電流交替和電流方向切換，使得一共產生四個步進電機機械狀態。半步驅動，比整步驅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，如圖1所示，使電機的步進分辨率提高了一倍。細分驅動，電機轉子走一步的角度將會隨著細分數的增加而減小，電機轉動也越來越平穩，例如把一個32段細分序列稱為八分之一步驅動模式（見圖1）。
電流控制精度的重要性
雙極性步進電機轉子的位置取決于流經兩個線圈繞組的電流的大小。通常，選擇步進電機的主要指標為，準確的機械定位或精準的機械系統速度控制。所以繞組電流的精度控制對步進電機的平穩運行非常重要。
在機械系統中，有兩個問題會導致不準確的電流控制：
1、在低速運行或用步進電機用于定位控制的情況下，每一細分段電機運行的步數錯誤，導致錯誤的定位。
2、在高速運行下，系統非線性會導致短期電機運行速度變化，使得力矩不穩，增加了電機噪聲和振動。
PWM控制和電流衰減模式（Decay Mode）
大多數的步進電機驅動IC，依靠步進電機繞組的電感特性實現PWM電流調節。
展開 什么是步進電機的細分，有什么用途？
細分功能完全是由驅動器靠精確控制電機的相電流所產生的，與電機無關。
步進電機驅動器細分的主要優點
1、完全消除了電機的低頻振蕩
低頻振蕩是步進電機（尤其是反應式電機）的固有特性，而細分是消除它的唯一途徑，如果步進電機有時要在共 振區工作（如走圓弧），選擇細分驅動器是唯一的選擇。
2、提高了電機的輸出轉矩
尤其是對三相反應式電機，其力矩比不細分時提高約30-40% 。
3、提高了電機的分辨率
由于減小了步距角、提高了步距的均勻度，‘提高電機的分辨率’是不言而喻的。
以上這些優點，尤其是在性能上的優點，并不是一個量的變化，而是質的飛躍。根據記錄，原來使用不細分驅動器的用戶通過比較后，大都改選為細分驅動器。所以建議最好選用細分驅動器。
展開 三菱PLC與步進電機驅動器的連接方法及梯形圖
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步進電機驅動器介紹
簡介
這是一款專業的兩相步進電機驅動。可實現正反轉控制，通過3 位 撥碼開關選擇7 檔細分控制(1,2/A,2/B,4,8,16,32,)，通過3位撥碼開關選 擇8 檔電流控制（0.5A ，1A，1.5A，2A，2.5A，2.8A,3.0A,3.5A）。適合驅動57、42 型兩 相、四相混合 式步進電機。能達到低振動、小噪聲、高速度的效果驅動電機。
輸入輸出說明
1.信號輸入
PUL+：脈沖信號輸入正。
PUL-：脈沖信號輸入負。
DIR+：電機正、反轉控制正。
DIR-：電機正、反轉控制負。
EN+：電機脫機控制正。
EN-：電機脫機控制負。
2.電機連接
A+：連接電機繞組A+相。
A-：連接電機繞組A-相。
B+：連接電機繞組B+相。
B-：連接電機繞組B-相。
3.電源電壓連接
VCC：電源正端“+”
GND：電源負端“-”
注意：DC9-40V。不可以超過此范圍,否則會無法正常工作甚至損壞驅動器.
接線說明
共陽極接法：分別將PUL+，DIR+，EN+連接到控制系統的電源上， 如果此 電源是+5V 則可直接接入，如果此電源大于+5V，則須外部另加限流 電阻R ，保證給驅動器內部光藕提供8—15mA 的驅動電流。
展開 想讓步進電機轉，它的細分你必須得懂
細分功能完全是由驅動器靠精確控制電機的相電流所產生的，與電機無關。
步進電機驅動器細分的主要優點
1、完全消除了電機的低頻振蕩
低頻振蕩是步進電機（尤其是反應式電機）的固有特性，而細分是消除它的唯一途徑，如果步進電機有時要在共 振區工作（如走圓弧），選擇細分驅動器是唯一的選擇。
2、提高了電機的輸出轉矩
尤其是對三相反應式電機，其力矩比不細分時提高約30-40% 。
3、提高了電機的分辨率
由于減小了步距角、提高了步距的均勻度，‘提高電機的分辨率’是不言而喻的。
以上這些優點，尤其是在性能上的優點，并不是一個量的變化，而是質的飛躍。根據記錄，原來使用不細分驅動器的用戶通過比較后，大都改選為細分驅動器。所以建議最好選用細分驅動器。
展開 西門子S7-200SMART PLC編寫的步進電機控制程序
*運動軸：內置于 CPU 中，用于速度和位置控制
我們在程序中使用運動軸控制來控制步進電機
STEP 7-Micro/WIN SMART 為 PWM 和運動軸實施固定輸出分配。
P0 和 P1
在“方向控制”(Directional Control) 節點，可選擇下列“相位”(Phasing) 模式：
– 單相（2 個輸出）
– 雙相（2 個輸出）
– AB 正交相（2 個輸出）
– 單相（1 個輸出）
本程序單向單輸出控制，I/O 分配表
輸入
功能
I0.0
正轉
I0.1
反轉
I1.4
機械手基準傳感器
輸出
功能
Q0.0
步進電機驅動器PUL+
Q0.1
步進電機驅動器DIR+
Q0.2
步進電機驅動器ENA+
1750為步進脈沖
開啟步進電機運動子列程
1000為速度
步進電機運動控制
單項單脈沖就是給正脈沖它往正方向轉，不給脈沖開啟運動軸往反方向轉，轉到機械手基準傳感器檢測到回到原位，關閉運動軸。注意I1.4為機械手基準處傳感器。
轉發是最大的鼓勵！謝謝您的支持！
展開 一文教你步進電機特性、原理及驅動器設計
06
電機控制驅動器
步進電機不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的步進電機驅動器，它有脈沖發生控制單元、功率驅動單元、保護單元等組成。如下圖所示。
驅動單元與步進電機直接耦合，也可以理解成步進電機微機控制器的功率接口。下面將使用MCU和分離元器件的系統舉例說明。MCU相當于是控制電機的大腦，它向分立器件發送電機的步距角時間、轉動方向和重復次數等，而分立器件根據MCU發出的信號，將放大電壓和電流并將其發送至電機，從而驅動電機轉動。
如上圖所示，該系統使用了MCU和電機控制驅動器IC。從輸入控制信號來區分，步進電機控制器IC可以分為相入力型和時鐘入力型。相入力型是指電機的每個勵磁相的電流方向由輸入信號控制，而時鐘入力型是指電機的驅動由脈沖信號來控制。
相入力型
相入力型電機驅動器需要A和B兩相的控制信號，只需要時鐘信號，需要控制信號的MCU做更多的運輸工作。
展開 適用于12V步進驅動芯片SS6849H可替代TMI8549
由率能推出的SS6849H是一款雙通道H橋驅動芯片，適用于12V系統產品的電機驅動，可兼容替代TMI8549和LV8549；其工作電壓為4.0～20V，每個通道的負載電流可達1.0A；非常適用于打印機、舞臺燈光以及智能家居產品中。
產品描述：
支持4路PWM控制接口，導通阻抗為0.96Ω；具有兩個H橋驅動器，每個H橋可提供最大峰值電流1A和均方根電流0.7A(在12V和Ta=25℃適當散熱條件下)可以驅動兩臺直流電機，一臺并聯直流電機，也可以驅動步進電機，步進電機驅動支持全步或半步。
SS6849H
SS6849H采用小體積SSOP10封裝且是無鉛產品，引腳框架采用100％無錫電鍍；內部保護關斷功能包含過流保護，短路保護，欠壓鎖定保護和過溫保護。
產品特性：
■VCCmax = 20V，IOmax =1A
■4V至16V工作電源電壓范圍
■不需要控制系統 3.3V 電源
■采用N+P MOS輸出，RON < 1Ω typ（HS+LS）
■采用緊湊型封裝（SSOP10）
■待機時電流零消耗
■可并聯使用（驅動通道并聯）
■內置剎車功能
應用范圍：
■ 冰箱
■ POS 打印機、標簽打印機
■ PoE 銷售點終端
■ 干衣機
■ 吸塵器
■ 舞臺燈光
引腳配置和功能：
管腳列表：
工采網提供多種適應于工業自動化設備，舞臺燈光，安防視控，打印機，家電的步進馬達驅動芯片，多種接口方式，外部電路少，內置各種保護功能（過溫，過流，過欠壓保護）歡迎咨詢：19168597394（微信同號）期待您的來訪。
展開 
步進電機：雙極接線和單極接線有什么區別？
關鍵要點
雙極連接
采用電流在一個繞組中雙向流動的驅動方式（雙極驅動）。
結構簡單，但步進電機的驅動電路復雜。
繞組利用率好，且可以進行精細的控制，因此步進電機能夠獲得很高的輸出轉矩。
可以減小在線圈中產生的反電動勢，因此可以使用耐壓低的電機驅動器。
單極連接
具有中心抽頭，采用電流在一個繞組中始終沿固定方向流動的驅動方式（單極驅動）。
結構復雜，但步進電機的驅動電路簡單。
繞組利用率差，與雙極連接相比，步進電機只能獲得約一半的輸出轉矩。
由于會在線圈中產生較高的反電動勢，因此需要使用高耐壓的電機驅動器。
展開 plc控制步進電機邏輯思路
脈沖當量=（步進電機步距角×螺距）/（360×傳動速比）；脈沖頻率上限=（移動速度×步進電機細分數）/脈沖當量；最大脈沖數量=（移動距離×步進電機細分數）/脈沖當量。
脈沖當量=（步進電機步距角×螺距）/（360×傳動速比）；脈沖頻率上限=（移動速度×步進電機細分數）/脈沖當量；最大脈沖數量=（移動距離×步進電機細分數）/脈沖當量。
PLC對步進電機的控制首先要確立坐標系，可以設為相對坐標系，也可以設為絕對坐標系。坐標系的設置在DM6629字中，00—03位對應脈沖輸出0，04—07位對應脈沖輸出1。設置為0時，為相對坐標系；設置為1時，為絕對坐標系。
采用PLC通過步進驅動器來控制步進電機的運轉，從而達到了PLC在步進電動控制中應用更加廣泛。例如，在對單雙軸運動的控制過程中，在控制面板上設定移動距離、速度和方向等參數。
PLC讀入這些設定值后，通過運算產生脈沖、方向信號，控制步進電動機驅動，達到對距離、速度、方向控制的目的。并通過實測證明系統運行結果具有可靠性、可行性、有效性。
展開 步進電機的控制系統設計 步進電機的開環控制解析
步進電機控制技術及發展概況
作為一種控制用的特種電機，步進電機無法直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專用的驅動電源步進電機驅動器。在微電子技術，特別計算機技術發展以前，控制器脈沖信號發生器完全由硬件實現，控制系統采用單獨的元件或者集成電路組成控制回路，不僅調試安裝復雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設計電路。這就使得需要針對不同的電機開發不同的驅動器，開發難度和開發成本都很高，控制難度較大，限制了步進電機的推廣。
由于步進電機是一個把電脈沖轉換成離散的機械運動的裝置，具有很好的數據控制特性，因此，計算機成為步進電機的理想驅動源，隨著微電子和計算機技術的發展，軟硬件結合的控制方式成為了主流，即通過程序產生控制脈沖，驅動硬件電路。單片機通過軟件來控制步進電機，更好地挖掘出了電機的潛力。因此，用單片機控制步進電機已經成為了一種必然的趨勢，也符合數字化的時代趨。
步進電機控制系統的設計
傳統的電流式控制方法是檢測流經繞組的電流，并將反饋信號送到控制芯片，然后由控制芯片決定是增加還是降低繞組電流，以取得所需的電流強度。這種控制方法使電機在寬轉速和寬電源電壓范圍內保持理想的轉矩，非常適用于全步進和半步進電機驅動，而且實現起來非常容易。
閉環控制電路將電流施加到繞組。反電動勢（BEMF）會降低繞組電壓，延長電流達到理想值的時間，因此，反電動勢限制電機轉速。雖然系統無需知道反電動勢值，但是，不重視且不修正這個數值將會導致系統性能降低。
因為電源電壓變化導致峰值電流有時波動幅度很大，所以，直到現在，工程師還是盡量避免使用電壓式控制方法。工程師們還想避免反電動勢隨著電機轉速增加而升高的問題。
在這種情況下，業內出現了能夠補償反電動勢的智能電壓式控制系統。
展開 收藏 | 自動化工程師必掌握的PLC控制步進電機邏輯思路
為了讓大家更快的入門，技成培訓特地為大家推出了一門新課供大家免費學習——《1小時學會PLC對步進電機的控制》
《1小時學會PLC對步進電機的控制》
該課程以示例為背景，講解西門子S7-200SMART系列PLC如何實現驅動步進電機完成定位控制，課程中還為大家詳細講解了步進驅動的結構、細分的設置方法、步進驅動器與步進電機的接線、步進驅動與PLC的接線、PLC中運動向導的配置、PLC運動控制程序的設計及配合步進電機的運動控制調試等等。希望通過該示例可以讓學員快速掌握S7-200SMART系列PLC與步進電機的綜合應用。
▲掃碼立即學習
1
【課程學習前置基礎】
學習該課程要求必須具備一定的西門子S7-200SMART系列PLC的基礎。
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