【正文】 圖38 由微處理器控制的兩個(gè)PBL 3717/2及輸出位圖（注意：當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)方向改變時(shí)，數(shù)字的次序也發(fā)生改變。4,PBD3517，即一個(gè)半步進(jìn)發(fā)生器 PBD3517單極馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器可以用在半步進(jìn)發(fā)生器中（如圖312），它僅僅適用于PBL3770A、PBL377PBL3774及PBL3775，PBD3517不適合于控制PBL3717/2，因?yàn)檫M(jìn)入單相導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生快速的電流衰減。在單相導(dǎo)通狀態(tài)的電流比雙相導(dǎo)通高出40%，反過(guò)來(lái)說(shuō)，單相導(dǎo)通時(shí)總的電流水平可以達(dá)到140%，雙相導(dǎo)通則減少到100%，這個(gè)方法將在以后的章節(jié)中詳細(xì)介紹。 當(dāng)使用PBL3717/22及3770A時(shí)，內(nèi)部的60%的電流水平可以用于兩個(gè)脈沖導(dǎo)通的位置間用于降低電流值，在這種情況下，不再需要外部基準(zhǔn)電路 ， Vcc可以直接使用。 當(dāng)使用微控制器產(chǎn)生步進(jìn)次序時(shí)，常使用DAC來(lái)產(chǎn)生Vref，這可能是最好的解決方法，因?yàn)樗沟糜密浖淖僔ref變得更容易。B：另一個(gè)途徑是使用穩(wěn)壓二極管來(lái)設(shè)定電壓基準(zhǔn)。D：通過(guò)使用穩(wěn)壓二極管來(lái)代替電阻器，這樣可以減弱內(nèi)電容的影響。G：這是一個(gè)推薦基準(zhǔn)電壓控制回路，它是一個(gè)普通的電壓分配器可以開關(guān)于兩個(gè)水平之間（當(dāng)給較低的電阻器上再并聯(lián)一個(gè)電阻器），由于增加了一個(gè)緩沖器需要的輸出電流相當(dāng)小，這意味著開關(guān)裝置可以是一個(gè)TTL或CMOS門（開排式或開集式），這個(gè)緩沖器是用于開式發(fā)射器模式的晶體管，這里使用一個(gè)增加在電壓分配器上的二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償基本發(fā)射極的溫度。 復(fù)位信號(hào)將觸發(fā)器裝入規(guī)定狀態(tài)，這個(gè)狀態(tài)不關(guān)閉馬達(dá)的電流，為了能關(guān)閉電流可以將圖315的設(shè)計(jì)增加到TTL發(fā)生器中，這時(shí)它應(yīng)該移到圖314的邊界點(diǎn)上。 基準(zhǔn)電壓回路使用Vcc作為輸入，為取得兩個(gè)電壓基準(zhǔn)，把壓分配器G放置在電壓基準(zhǔn)回路段中（圖317使用），這個(gè)基準(zhǔn)回路使用一個(gè)電壓分配器R1和R2來(lái)產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓，通過(guò)增加電阻器R3與R2并聯(lián)來(lái)完成電壓的改變，這里使用一個(gè)緩沖器來(lái)降低輸入阻抗的影響，這樣便有可能使用大值的電阻器來(lái)降低電流的消耗量，這樣使得使用一個(gè)開排式或開集式的NAND門作為一個(gè)開關(guān)成為可能。 圖319展示了一個(gè)用PBD3517為兩個(gè)PBD3770A控制并產(chǎn)生了步順序。輸入脈沖通過(guò)PBD3517的PA1及PB1輸出直接控制。八， 使用PBL3774為半步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器及用PBD3517為控制器 通過(guò)這個(gè)結(jié)構(gòu)狠容易實(shí)現(xiàn)半步進(jìn)，單極的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器可以作為一個(gè)步進(jìn)控制器使用，并不是所有的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器電路都能與PBD3517配合有完美的功（參考以前產(chǎn)生步進(jìn)順序的章節(jié)）。 電壓基準(zhǔn)電路使用Vcc（5V）作為輸入，為達(dá)到兩個(gè)電壓水平而使用電壓分配器G（在電壓基準(zhǔn)回路章節(jié)中）（見圖322）這個(gè)基準(zhǔn)回路使用一個(gè)電壓分配器R1和R2來(lái)產(chǎn)生電壓基準(zhǔn)，通過(guò)與R2并聯(lián)增加一個(gè)電阻器R3實(shí)現(xiàn)電壓的變化，使用一個(gè)晶體管作為一個(gè)緩沖器來(lái)降低輸入阻抗產(chǎn)生的影響，這樣便有可能使用大值的電阻器來(lái)降低電流的消耗量，這樣使得使用一個(gè)開排式或開集式的NAND門作為一個(gè)開關(guān)成為可能，二極管將降低與晶體管接合的基本發(fā)射器的溫度相關(guān)性，并可以通過(guò)改變感應(yīng)電阻器的值很容易地設(shè)定馬達(dá)電流。一，什么是微步進(jìn) 微步進(jìn)是一種移動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)轉(zhuǎn)子磁通比全步進(jìn)及半步進(jìn)驅(qū)動(dòng)模式更平滑的方式。由馬達(dá)產(chǎn)生的扭矩是一個(gè)與支持扭矩TH、定子磁通之間的距離（fg）、轉(zhuǎn)子位置（fr）有關(guān)的函數(shù)： T=THSIN（fs fr） 在這里fs、fr由有關(guān)電子的程度給出的。及45176。很簡(jiǎn)單，僅需要兩個(gè)電流水平ION及0，這對(duì)于所有類型的驅(qū)動(dòng)器都可以很容易地實(shí)現(xiàn)，那個(gè)方向的向應(yīng)的電流水平，通過(guò)以下公式來(lái)計(jì)算：IA=IPEAKSIN（fs）IB=IPEAKCOS（fs） 通過(guò)ION及0值在兩個(gè)線圈中的混合，我們可以獲得8種不同的線圈電流的組合，這就給出了我們8種通常的單相雙相導(dǎo)通的靜止?fàn)顟B(tài)，對(duì)應(yīng)于磁通方向0，45，……，315的電子角度（見圖2a）。 從扭矩的發(fā)展公式中，影響微步進(jìn)的是轉(zhuǎn)子因定子將會(huì)有一個(gè)相當(dāng)平滑的移動(dòng)，這樣便控制了轉(zhuǎn)子在靜止?fàn)顟B(tài)的位置，并相對(duì)于全步進(jìn)及半步進(jìn)驅(qū)動(dòng)模式，有一個(gè)更加連續(xù)的方式移動(dòng)（見圖1b）。1，在共振頻率運(yùn)轉(zhuǎn) 一個(gè)步進(jìn)馬達(dá)系統(tǒng)的通常的頻率，F(xiàn)0（HZ）由以下因素確定：轉(zhuǎn)子及負(fù)荷慣性，J T = J R + J L（Kgm2 ）,支持扭矩T H（Nm），（及選擇的驅(qū)動(dòng)器模式及電流水平），以及每一個(gè)循環(huán)的全步進(jìn)數(shù)（n），即有：F0=（nT H 247。 當(dāng)使用非微步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器時(shí)，這些共振帶來(lái)的主要問(wèn)題是定子磁通通過(guò)不連續(xù)的方式移動(dòng)，這時(shí)有90176。n）[1COS（fe）] T H 及n如以上介紹，fe=電子步進(jìn)角，全步進(jìn)為90176。 在這里，通過(guò)使用微步進(jìn)裝置，這個(gè)激發(fā)能量可以被降低到很小的程度而使所有的共振全部消除。這時(shí)的頻率低于系統(tǒng)的正常頻率。3，電子“變速箱” 在一些應(yīng)用中，如果需要低相關(guān)性的移動(dòng)或高步進(jìn)的分辨度，微步進(jìn)由一個(gè)電子變速箱代替。校正的位置在線圈中有輕微的改變以補(bǔ)償在原始位置下的位置偏差（參看圖5a），當(dāng)最佳的步進(jìn)精度是很重要的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，通常使用這個(gè)技術(shù)。 在一個(gè)微處理器中，作為微步進(jìn)應(yīng)用的基礎(chǔ)，可以在微處理器內(nèi)部使用軟件及PWM計(jì)時(shí)器或D/A轉(zhuǎn)換器，或者替代外部微步進(jìn)控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)盡可能最低的微步進(jìn)硬件的費(fèi)用，對(duì)于同樣尺寸的馬達(dá)，這樣便有可能達(dá)到與全步進(jìn)或半步進(jìn)同樣的硬件費(fèi)用。1，步進(jìn)精度 在制造廠商的步進(jìn)馬達(dá)的數(shù)據(jù)表中，通常給出步進(jìn)精度，步進(jìn)精度可以給出絕對(duì)值（如177。一個(gè)馬達(dá)的最佳的全步進(jìn)位置的高精度及支持扭矩會(huì)降低微步進(jìn)精度。247。是經(jīng)常的，這意味著如果馬達(dá)本身的位置標(biāo)定在2相導(dǎo)通的任意位置（可以在理論的正確出發(fā)點(diǎn)位置的177。這個(gè)情況說(shuō)明，在應(yīng)用過(guò)程中使用微步進(jìn)時(shí)，絕對(duì)位置是最基本的，這個(gè)問(wèn)題的改善途徑如以前所描述的“提高步進(jìn)精度”。這一類型的馬達(dá)應(yīng)該避免使用于微步進(jìn)當(dāng)中，因?yàn)檫@里有大量的正弦/余弦偏移存在。當(dāng)一個(gè)正弦/余弦曲線形狀提供給馬達(dá)線圈時(shí)，它被定義為一個(gè)全循環(huán)的所有的步進(jìn)周期中，從理論到實(shí)際的微步進(jìn)停止位置平均偏移量（見圖6）。在微步進(jìn)系統(tǒng)的應(yīng)用中，這是一個(gè)非常普遍的現(xiàn)象即激勵(lì)系統(tǒng)的共振。微步進(jìn)支持扭矩波動(dòng)的幅度，是轉(zhuǎn)子和定子牙形的函數(shù)，通常在2相導(dǎo)同支持扭矩的10%~30%的范圍內(nèi)。這些差異可以因轉(zhuǎn)子及定子的幾何結(jié)構(gòu)的機(jī)械偏差產(chǎn)生，并且對(duì)于一個(gè)正確幾何形狀的馬達(dá)差異將為零。如果在應(yīng)用中磁通的位置很重要，有時(shí)需要使用一個(gè)過(guò)平衡移動(dòng)以使磁滯經(jīng)常在同一側(cè)上，并因此不會(huì)產(chǎn)生附加的位置錯(cuò)誤。對(duì)于一個(gè)理想的步進(jìn)馬達(dá)，扭矩波動(dòng)是支持扭矩、步進(jìn)模式及負(fù)荷角度（f1）的函數(shù)。下面的公式說(shuō)明一個(gè)高精度的控制器驅(qū)動(dòng)器的組合（如PBM3960及PBL3771）減少了與驅(qū)動(dòng)器/控制器聯(lián)系的錯(cuò)誤，并減少。 在實(shí)際的應(yīng)用中，扭矩波動(dòng)也受使用的步進(jìn)器和驅(qū)動(dòng)器的正弦/余弦結(jié)構(gòu)的影響。 當(dāng)要計(jì)算一個(gè)步進(jìn)馬達(dá)系統(tǒng)的全部步進(jìn)的位置精度時(shí)，重要的是要清楚磁滯是否包含在特定的特定的步進(jìn)精度內(nèi)而出現(xiàn)在馬達(dá)數(shù)據(jù)表上。當(dāng)我們測(cè)量步進(jìn)位置時(shí)，首先使馬達(dá)以CW方向旋轉(zhuǎn)隨后再以CCW方向旋轉(zhuǎn)，磁滯將明顯地顯示出來(lái)（如圖6）。微步進(jìn)支持扭矩的波動(dòng)是一個(gè)全步進(jìn)周期中所有的步進(jìn)循環(huán)的平均值，并且受2相導(dǎo)通時(shí)支持扭矩的波動(dòng)引起的馬達(dá)偏差的干擾，當(dāng)一個(gè)步進(jìn)器停止于不同的2相導(dǎo)通位置時(shí)，支持扭矩通常在名義支持扭矩的177。當(dāng)馬達(dá)由一個(gè)正弦/余弦電流曲線驅(qū)動(dòng)時(shí)，支持扭矩的名義值理論上依賴于磁通的方向。微步進(jìn)位置波動(dòng)的影響是，當(dāng)一個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)于一個(gè)未經(jīng)補(bǔ)償?shù)耐庑沃袝r(shí)，在整個(gè)全步進(jìn)的循環(huán)中轉(zhuǎn)子的移動(dòng)是一個(gè)不同速度的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。 偏移可以分為兩個(gè)部分：磁通的矢量的幅度（影響微步進(jìn)的支持扭矩），以及磁通矢量的方向（影響微步進(jìn)的停止位置）。 一些馬達(dá)具有最佳的高步進(jìn)扭矩或在2相導(dǎo)通的體制位置增加步進(jìn)精度，這可以通過(guò)塑造不同的牙的形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)。的范圍內(nèi)的任意地方），在另一個(gè)2相導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)子的最大偏移值為 [1（1）]/=176。對(duì)于這一類型的馬達(dá)微步進(jìn)精度在177。假定在設(shè)計(jì)一個(gè)馬達(dá)過(guò)程中，176。5%）。 實(shí)際上，常有一些不同的現(xiàn)象出現(xiàn)，從而限制了系統(tǒng)的性能，一些與驅(qū)動(dòng)器有關(guān)，另一些則與馬達(dá)有關(guān)。5，系統(tǒng)復(fù)雜性 盡管用于產(chǎn)生微步進(jìn)的電子部件比全步進(jìn)及半步進(jìn)更為復(fù)雜，但總的系統(tǒng)的復(fù)雜性包括馬達(dá)、變速箱及傳輸裝置在許多應(yīng)用中是很簡(jiǎn)單而且費(fèi)用較低的。為得到這種應(yīng)用類型的最佳結(jié)果，需要仔細(xì)地選擇馬達(dá)并改善用戶化的正弦/余弦外形。通過(guò)這個(gè)小的電子步進(jìn)角度，轉(zhuǎn)移向轉(zhuǎn)子/%（如前面介紹），能量是如此的小以致于它很容易被馬達(dá)內(nèi)部的摩擦所吸收，—因此馬達(dá)不會(huì)產(chǎn)生共振及過(guò)平衡（見圖4）。然而，使用微步進(jìn)馬達(dá)將會(huì)改善幾乎所有應(yīng)用中的移動(dòng)，并且在許多情況下，微步進(jìn)將單獨(dú)使得噪音及共振充分減少以滿足應(yīng)用的要求。這說(shuō)明使用半步進(jìn)代替全步進(jìn)減少到相當(dāng)于全步進(jìn)29%的激發(fā)能量。（全步進(jìn)及半步進(jìn)）的電子角度，這樣引起了脈沖能量流向轉(zhuǎn)子，由脈沖而激發(fā)了共振。4π 如果系統(tǒng)的阻尼低，當(dāng)馬達(dá)在共振頻率中或在其周圍運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有一個(gè)明顯的危險(xiǎn)即步進(jìn)丟失或產(chǎn)生噪音。二，為何使用微步進(jìn) 在許多應(yīng)用中，微步進(jìn)可以提高系統(tǒng)的性能，并降低系統(tǒng)復(fù)雜性及提高效率。的電子角）、1/8的全步進(jìn)或1/32步進(jìn)的全步進(jìn)（176。 在某一個(gè)時(shí)刻產(chǎn)生一個(gè)定子磁通旋轉(zhuǎn)90176。4)fmech (前者為電子角度，后者為機(jī)械角度) 這里的n為每循環(huán)的全步進(jìn)數(shù)量。 這里有一些不同的微步進(jìn)模式，步進(jìn)長(zhǎng)度從全步進(jìn)的1/3一直到全步進(jìn)的1/32（或者更?。?，理論上講可以使用一個(gè)全步進(jìn)的整數(shù)的分?jǐn)?shù)，但在實(shí)際中一般不使用。第四章 微步進(jìn)； 在這里來(lái)討論微步進(jìn)及以這個(gè)方式增加的系統(tǒng)性能，一些重要的限制微步進(jìn)馬達(dá)性能的參數(shù)，以及克服這些限制的方法，都將在以下介紹。 為實(shí)現(xiàn)修正半步進(jìn)，基準(zhǔn)電壓必須在兩個(gè)電位之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 ，馬達(dá)的電流可以實(shí)現(xiàn)800mA，注意，如果I0及I1同時(shí)產(chǎn)生邏輯高電位時(shí)，PBL3770A將產(chǎn)生快速的電流衰減，這是因?yàn)樗膫€(gè)輸出晶體管都關(guān)閉了。 PBD3517中的ФA 復(fù)位控制器的輸入復(fù)位僅僅是內(nèi)部觸發(fā)器，而不可能使馬達(dá)電流截止，為了使馬達(dá)電流截止需要增加一個(gè)簡(jiǎn)單的回路（如圖318所示）到圖316中間，這個(gè)回路由兩個(gè)OR門組成，當(dāng)輸入截止為高電平并且驅(qū)動(dòng)器中DIS輸入為高電平且電流也是同樣時(shí)，線路將截止。六， 使用TTL發(fā)生器及PBL3774修正半步進(jìn) 如前所述的TTL發(fā)生器（圖311）可以用于控制PBL3774雙步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器電路，通過(guò)使用PBL3774不用的輸入可以很容易達(dá)到一個(gè)半步進(jìn)狀態(tài)（見圖316）。五， 用TTL發(fā)生器及PBL3717/2或PBL3770A修正半步進(jìn) 這個(gè)應(yīng)用使用以前描述的TTL發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生所需要的脈沖信號(hào)，并把電壓水平設(shè)置在兩相導(dǎo)通和單相導(dǎo)通之間，使用內(nèi)部電流限制功能，這個(gè)功能通過(guò)I0、I1的輸入進(jìn)行控制。E：當(dāng)使用TTL控制器或PBD3517時(shí)，這個(gè)定位回路可以用來(lái)改變定位電壓，為減少輸入內(nèi)阻的影響，通過(guò)電壓分配器的電流要相當(dāng)高，確保門電路可以吸收需要的電流，可以通過(guò)兩個(gè)或更多的門并聯(lián)去增大電流的吸收性能，注意門是開排式或開集合的形式。 一些電壓基準(zhǔn)控制電路（用于修正半步進(jìn)驅(qū)動(dòng)的）如圖CH所示，在這個(gè)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下，Vref必須在兩個(gè)不同的電流水平之間轉(zhuǎn)換。A：普通的電壓分配器電路。不同類型的Vref控制電路如圖313所示。 輸入的基準(zhǔn)電壓范圍與Ericsson系列的步進(jìn)馬達(dá)有所不同。5,ASIC 如果一個(gè)ASIC回路（如PAL、PLD、半定制等）在應(yīng)用程序中使用，它將會(huì)很方便地包含步進(jìn)發(fā)生器，由于在ASIC的芯片中只占用非常少的空間，因此這是一個(gè)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)發(fā)生器的很經(jīng)濟(jì)的途徑。）3,半步進(jìn)TTL發(fā)生器 一個(gè)擴(kuò)展型的TTL發(fā)生器可以產(chǎn)生用于全步進(jìn)、半步進(jìn)及修正半步進(jìn)的控制信號(hào)（如圖311所示），有些的步進(jìn)模式及部分驅(qū)動(dòng)器可能需要增加一些部件，如電壓控制回路使用修正半步進(jìn)模式的時(shí)，這種情況下的輸入是步進(jìn)、方向及半步進(jìn)模式。 復(fù)位信號(hào)可以使邏輯輸出變?yōu)榱恪? 這里有幾個(gè)使用微控制器輸出的途徑，第一個(gè)是把輸入驅(qū)動(dòng)器放在輸出控制器上（如圖38），并使控制器發(fā)送一些諸如圖中所列的數(shù)字序列，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的控制，另一個(gè)途徑是使用一個(gè)鎖存器。 步進(jìn)馬達(dá)及發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)實(shí)例如圖37中介紹，以后將給出更詳細(xì)的內(nèi)容。步進(jìn)發(fā)生器的輸入信號(hào)是：*步進(jìn)：步進(jìn)時(shí)鐘信號(hào)； *方向：用一個(gè)邏輯輸入控制馬達(dá)的步進(jìn)（旋轉(zhuǎn)）方向； *步進(jìn)模式：通過(guò)邏輯輸入選擇全步進(jìn)、半步進(jìn)并修正半步進(jìn)模式。 注意：在修改半步進(jìn)模式中最快的電流衰減，僅僅適用于電流從70%的電流變?yōu)榱?，?dāng)電流衰減在100%到70%之間時(shí)，將會(huì)變得很緩慢，因?yàn)?，這個(gè)變化是由相對(duì)遲緩的Vref產(chǎn)生的，這將對(duì)電流衰減沒有多大影響。當(dāng)Q1和Q4導(dǎo)通，Q3和Q2截止時(shí)，通路1導(dǎo)通，中間有電流通過(guò)，這時(shí)關(guān)閉輸出將有兩種途徑對(duì)應(yīng)于兩種不同的結(jié)果。通常電流衰減的時(shí)間取決于電壓，在這個(gè)電壓下線圈釋放出它存儲(chǔ)的電能，迫使電流流回電源，這就是應(yīng)用中最大允許的電壓，結(jié)果產(chǎn)生了最大可能的電流衰減。單驅(qū)動(dòng)器可以選擇用于達(dá)到所需要的最大電流，例如140%的電流水平，由于在單相導(dǎo)通狀態(tài)，單相驅(qū)動(dòng)器不能分配所有的功率容量。 既然電流是每半步進(jìn)行增加的，總的能量消耗即轉(zhuǎn)矩將保持在一個(gè)恒定水平上（與全步進(jìn)模式100%電流相同），如果不超過(guò)最大電流或驅(qū)動(dòng)器回路的額定功率，增加到140%的電流值顯然不是經(jīng)常的問(wèn)題。2,半步進(jìn)的修正（恒定轉(zhuǎn)矩模式） 消除轉(zhuǎn)矩變化的問(wèn)題是增加單相狀態(tài)的轉(zhuǎn)矩，以達(dá)到整個(gè)狀態(tài)的恒定轉(zhuǎn)矩，這可以通過(guò)在單步進(jìn)狀態(tài)下把電流增加為140%以接近兩相狀態(tài)下的電流（如2，4，6，8在圖212及圖213中）。1,半步進(jìn) 如果把這兩種驅(qū)動(dòng)方式結(jié)合并且提供給線圈合適的電流次序，轉(zhuǎn)子可以按照排列的位置如1，2，3，4，5等的順序運(yùn)轉(zhuǎn)，這就是“半