轻松将单级步进电机作为双级步进电机进行驱动

3万 · 2020-11-14 20:50

步进电机有许多不同类型，但永磁体和混合步进电机有两种主要绕组配置，通过两相驱动——单极性和双极性。单极电机的常见接线配置是连接到电机绕组（A +，A-，B +和B-）的六根导线，以及连接到电机供电电压Vm的每相的中心抽头，如图1所示。

图1：六线单极步进电机绕组连接

3万 · 2020-11-14 20:50

这种配置中，电机通过接通电机绕组的各个段来进行换向，这意味着电流仅需在一个方向上流动。这种配置可以简化驱动电路的设计，因为只需要四个低侧开关和续流二极管即可接通绕组的各个段。图2说明了采用2.0A单极步进电机驱动DRV8805的此类配置。

图2：DRV8805与单极电机连接时的布线

3万 · 2020-11-14 20:52

简化设计需要权衡的因素是：在任何给定时刻，电机仅使用一半的绕组，从而无法实现最大的转矩能力。

相反，双极步进电机只有四根导线连到电机绕组，分别标记为A+、A-、B+和B-。如图3所示，双极步进电机没有中心Vm抽头。

图3：四线双极步进电机绕组连接

3万 · 2020-11-14 20:53

由于缺少中心抽头，双极步进电机需要电流双向流入绕组，因此需要更多的电子器件来推挽电流。现在可接通全绕组，从而产生比单机绕组配置更高的可用转矩。

通过对绕组连接进行少量重新配置后，可将单极步进电机用作双极步进电机。使用六线单极电机执行此操作时，请断开各相中心Vm抽头的连接，并用电工胶带将其粘住。如图4所示，这种也称为双极串联的布线配置现在允许双向（双极）电流在电机绕组中流动。

图4：配置单极步进电机绕组作为双极串联步进电机进行驱动

3万 · 2020-11-14 20:53

这种重新配置确实存在一些基本权衡因素。双极串联配置为整个绕组供电，因此与单极步进电机相比，在保持位置和较低速度下可获得更高转矩。但这给双极串联步进电机带来了更高的总电感，且在更高速度下，其有效转矩的下降速度要比单极配置的下降速度更快（图5）。

图5：单极与双极串联步进电机转矩/速度曲线

3万 · 2020-11-14 20:55

此行为归因于输出转矩与速度和电感的反比例关系，如公式1所示：

该公式中，τ是转矩，Vm是电机供电电压，v是电机速度，L是电机电感。

3万 · 2020-11-14 20:59

许多应用都可在其系统中使用单极或双极步进电机，包括暖通电子膨胀阀、ATM模块和打印机。无论步进电机的类型如何，使用双极步进电机驱动集成电路均具有优势。您可以：

TI的20-V、2.0-A DRV8847和50-V、1.5-A DRV8436等步进电机驱动可以灵活地驱动单极步进电机和双极步进电机。我们还提供专用的单极步进驱动器，例如 2.0-ADRV8803、DRV8804、DRV8805和DRV8806。

1万 · 2020-11-15 09:11

双极性驱动方式, 可以最大程度发挥线圈作用, 可以通过电流控制实现精确细分驱动, 是个好方案

只看该作者 · 2020-11-16 07:46

学习了，感谢楼主分享使用经验。

1万 · 2020-12-2 11:50

这个想法真的好新奇啊

只看该作者 · 2020-12-2 11:53

对于原边的要求就高了啊

只看该作者 · 2020-12-2 11:57

压榨出了线圈的最大能效啊

1万 · 2020-12-2 11:58

只能用永磁的那种吗

只看该作者 · 2020-12-2 12:25

如何判断是双极性驱动呢