【正文】 示了一個馬達電流的示意圖。圖34 圖31中不同的轉子位置對應的輸入信號、輸出電流及磁場方向 在一個H型橋式線路中電流衰減可以通過以正確順序開關晶體管來得到控制（如圖216所示）。 如果僅僅關Q4，電流將沿通路2的方向流動，這意味著很慢的電流衰減，因為電流僅通過一個二極管實現電壓的降低，存儲電能的主要部分在馬達線圈中散開，這種開關方式常用于恒定電流開關（也指雙相驅動）。當電流通過如通路3那樣流動時，晶體管Q2和Q3導通并對循環(huán)電流幾乎沒有影響，然而當電流變?yōu)榱銜r，電路中將出現相反方向的電流，出現了完全的脈沖移動（指四象限驅動）。不同的回路有不同的輸入信號，也就有不同的電流衰減：1， PBL3717/2通過使I0和I1變?yōu)楦唠娢?，使電流降低到零，這樣就關閉了兩個延遲晶體管Q3和Q4，最快的電流衰減通過同時改變輸入脈沖產生，這樣就關閉了上面的傳導晶體管Q1和Q2（如圖35）；2， 當I0=I1=1時，PBL3770A關閉四個晶體管；3， 當端口VR變?yōu)榱銜r，PBL3771關閉輸出晶體管；4， PBL3772通過特定的脈沖來控制電流衰減，請參考PBL3717/2；5， PBL3773/74/75有一個單獨的不同的端子用于關閉上面的四個晶體管。設計塊詳細說明了步進發(fā)生器的輸入及輸出端口如圖36所示。步進發(fā)生器輸入信號由回路中選擇的驅動器電路來確定，脈沖1和脈沖2是經常重要的，但保持信號依賴于驅動器及使用的驅動器模式。 象PBL3717/2及PBL3770A這樣有內生電流標準的驅動器，可以用在半步進修正或半步進驅動中，通過邏輯控制輸入I0、I1來控制這個標準。*在微控制器中有步進次序軟件的發(fā)電機；*一個TTL步進次序發(fā)生器，用一些標準部件設計；*PBD單相步進驅動器可以使用于如步進次序發(fā)生器中；*一個ASIC回路可以使用于產生步進次序，這是一個節(jié)省空間的方法，可以由一些應用細節(jié)構成。圖37 步進馬達驅動器/發(fā)生器的構造舉例1,微控制器—半步進發(fā)生器 使用微控制器可以和很容易地完成半步進的控制順序，簡單的微步進控制器的價格相當便宜，這意味著在許多的應用中它具有強的價格影響力，而且，可以通過軟件很容易地改變控制信號。 一些微控制器的芯片上有D/A轉換器，這使得控制器可以產生并控制VR輸入及隨同的另一個輸入，這樣就有能力實現半步進次序，同時產生高準確性的轉矩。 如果需要通過邏輯信號改變轉動方向，可參考圖310，這里需要兩個TTL回路，根據邏輯方向信號，馬達可以實現任一方向的轉動。注意：真正的馬達軸并不是重新調整到一個新的位置，并且這時線圈仍為全電流狀態(tài)。圖中的的數值將回產生快速的電流衰減，的極性相反時，將得到慢速的電流衰減。圖310 雙向TTL全步進發(fā)生器圖312 集成塊PBD3517圖示 至于上面所講的全步進TTL發(fā)生器，復位信號僅僅使輸出邏輯變換到一個很確定的特定狀態(tài)，無電流功能可以通過增加一些邏輯功能來實現。 PBL3770A具有快速的電流衰減功能，它是通過輸入I0、I1來實現的，而在PBL3773/74/75中使用截止的端口關閉輸出晶體管，這樣可以產生快速的電流衰減。四， 電壓基準控制回路在以前的討論中，我們知道，半步進的修正需要改變電流水平。 為增加總的電流水平，電流感應電阻器的值應充分地降低，可以通過提高Vref來增加馬達的電流，或者你可以使用一個組合來降低Rs并同時增加Vref，這時候要注意不要超過驅動器的最大允許電流值，假定Vcc（5V）用于基準電壓源，可控制的電壓值最好位于Vcc以下。 PBL3717/PBL3770A及PBL3775有一個0~5V的輸入范圍，當使用Vcc如Vref電源時，這個范圍是不可能實現的，因此為補償電壓范圍的降低，必須降低電流感應電阻器，至也少要維持電流水平。 PBL377，這可以使它盡快從Vcc產生合適的Vref，這些回路沒有I0、I1輸入，因此當使用修正半步進模式時，全步進狀態(tài)的電流減少通過Vref的輸入產生。 PBL3773的輸入比較器（VR和Vc）具有高的阻抗值和低的電流值（），這樣在選擇合適的電壓驅動器網絡時，提供了很大的可選擇性。 圖313說明可以使用的多樣性的電壓基準回路，這取決于驅動方式及使用的驅動器電路，A和B是兩個類型的穩(wěn)定的基準電流。僅使用少量的部件，但依賴于Vcc的準確性及穩(wěn)定性，注意Ericssion步進馬達的VR輸入電阻在25℃下有20%的容差范圍并依賴于溫度。與A比較，穩(wěn)壓二極管消減了不同內阻的影響，穩(wěn)壓二極管僅僅適用于5V以下的一些離散的數值，另外也要注意不清楚的穩(wěn)壓拐點及相關高內阻的穩(wěn)壓二極管在這個電壓范圍內。C：這個電路使用一個“管理控制器FET”去開關一個電阻器并平行于電壓分配器，從而引起了基準電壓的改變，這里使用輸出狀態(tài)的一個電容器來改善產生的噪音。注意在電路B中穩(wěn)壓管的局限性。F：這個回路使用三個FET譯碼器形成一個OR功能，電壓設置回路是一個直通的電壓分配器，輸出電容用于改善產生的噪音。H：這個基準控制回路是使用一個運算放大器作為一個緩沖器，回路的設置電壓是一個開關式的電壓分配器，開關使用一個MOS晶體管與一個NOR門相聯接，另一個電壓設置回路可以使用一個運算放大器作為一個緩沖器。 內部電流限制功能可以把輸出電流控制在四個標準100%、60%、20%及零（關閉），在這個應用中使用100%及60%的電流基準，這個基準并不是最理想的，因為電流在兩相導通狀態(tài)僅有單相導通狀態(tài)的70%，通常使用60%電壓基準是足夠的。 由于使用一個基準電壓Vcc(5V)，PBL3770A及選擇的電流感應電阻器R5=,馬達電流將被設定到大約800mA，PBL3717/2使用一個電流感應電阻器RS=1Ω，這樣馬達電流大約為415 mA，當然，這些電流基準可以根據需要在電源范圍內改變。 為取得修正半步進，需要增加一個基準電壓開關電路。二極管將降低與晶體管接合的基本發(fā)射器的溫度相關性，并可以通過改變感應電阻器的值很容易地設定馬達電流。七， 使用PBL3770A為半步進驅動器及用PBD3517為控制器 通過這個結構很容易達到半步進，單極馬達驅動器PBD3517可以作為一個步進控制器來使用，并不是所有的步進驅動器回路都能與PBD3517配合有完美的功能（參考產生步進順序的章節(jié)）。PBD3517包括一個全步進順序個半步進順序的發(fā)生器，并通過邏輯輸入很容易地實現全步進/半步進，用輸入的方向來控制馬達軸的旋轉方向，輸入步進來控制馬達的步進頻率。及ФB輸出用于作為PBL3770A的端口（I0、I1，見圖319）電流控制信號。由于PBD3517的輸出是開集式輸入，因此需要“上拉式”電阻器。 為實現修正半步進，需要結合圖320的控制回路，I0和I1用于在兩相導通狀態(tài)下降低電流，這樣的結果將使電流降低到60%，這雖不是最佳的但在許多情況下已經足夠精確，另外還包括關閉輸出的截止功能。 圖319展示了半步進的接線圖。高電位用于單相導通，低電位用于雙相導通狀態(tài)。為了使馬達電流截止需要增加一個簡單的回路（如圖323所示）到圖321中間，這個回路由兩個OR門組成，當輸入截止為高電平并且驅動器中DIS輸入為高電平且電流也是同樣時，線路將截止。這里假定讀者對馬達驅動器及一個步進馬達的扭矩再生原理稍微熟悉，如果不是這樣，可閱讀2兩章以獲得所需要的背景信息。結果是很少有振動發(fā)生，并可以使步進噪音可能降低到0HZ，采用這種方式使更小步進角及更精確的步進位置的實現成為可能。 一個步進馬達是一個同步的電子馬達，這意味著轉子的穩(wěn)定停止位置是在與定子磁通同步的地方，轉子的旋轉是通過旋轉定子的磁通，通過這樣使轉子移向新的穩(wěn)定位置。 電子及機械角度之間的關系由以下公式給出：fel=(n247。 當一個步進器驅動于全步進及半步進狀態(tài)時定子的磁通分別地在馬達每一個步進中旋轉90176。的電子度時，從以上的公式中我們發(fā)現馬達產生了脈沖扭矩（圖1a也說明了由扭矩波動引起的速度波動），產生這樣結果的原因是由于fs不連續(xù)的移動使得fs fr不恒定?；?5176。 如果我們有一個驅動器可以使普通的雙相導通電流的馬達產生0到141%的電流水平，便可以建立一個旋轉磁場，它可以停止在任何需要的電子位置（如圖2b），這樣也就有可能選擇任何的電子步進角，例如，1/4的全步進（15176。的電子角度），不僅磁通方向改變而且范圍也會改變。系統(tǒng)常用的頻率是以上頻率的2到3倍，相對于全步進，微步進僅僅對于馬達的移動有一個很小的影響，原因是過濾器對馬達的轉子及負荷慣性的影響，一個馬達系統(tǒng)充當了一個慢速通過的過濾器。相對于全步進及半步進機構，微步進可以用于消除噪音及共振問題，并增加步進準確性及分辨度。J T）1/2247。依賴于馬達的類型、總慣性及阻尼，這個問題可以出現在F0的整倍數或分數的倍數極其附近，如：F0/4 、F0/F0/2 F0、3 F0、4 F0，通常頻率距 F0越近，問題越大。或45176。流向轉子的能量，當采用單步進信號時，在最差的情況（無摩擦負荷）下等于：（4 T H 247。半步進為45176。而如果我們使用微步進為1/32的全步進模式，%存在（見圖3）。 不過這僅僅是一個理想化的步進馬達，在實際中仍有其它可以激發(fā)系統(tǒng)共振的源頭。2，擴充動力范圍到更低頻率 當在低頻率范圍運行一個步進馬達時，在半步進或全步進模式，這個移動將是不連續(xù)的，表現大量的共振，并產生噪音及振動。在這里，微步進采用一個簡單而安全的方式來使噪音的步進頻率減小一直到0HZ，通常它不需要使用低于1/32全步進的更小的步進。微步進位置的線性運動是由使用未經補償的正弦/余弦外形產生的。在許多應用中，盡管要使用更大的馬達，但這常常是一個適宜并且不復雜的方案。4，提高步進精度 微步進方式在制造廠商的規(guī)格以外也可以用于增加步進馬達的位置精度，這樣的實現方法如下，設計一個微處理器作為微步進系統(tǒng)的基礎，使用馬達處于兩相導通的停止位置，│Ia│=│Ib│(這常是最精確的轉子停止位置)，使用一個制造校準過程（普通或自動的）來為馬達使用的每一次停止位置存儲一個修正的數值，這個修正的數值用于對馬達輸出“校準”的全步進位置（見圖5b）。 如果使用了這項技術，系統(tǒng)必須使用一個轉子回復位置指示器來使轉子與補償的外形同步。微步進可以代替或簡化變速箱及用于減少噪音及振動的電子裝置，同樣的馬達在選擇時變得更容易、更靈活。三，影響微步進性能的因素 從理論上講，微步進相當簡單，并且理論上對于一個馬達系統(tǒng)，技術上可以解決所有的共鳴、振動及噪音問題。如果一個高精度的驅動器/控制器的組合如PBM3960及PBL3771或等效物被利用的情況下，與驅動器相關聯的錯誤相比于大多數可用的馬達可以乎略。）或相對值（如全步進的177。通常的步進精度只描述在2相導通位置的數據（這里的一個2相導通位置意味著在兩個線圈中有同樣的電流，線圈中的電流不同或沒有電流是在微步進狀態(tài)），這意味著當馬達用于微步進應用過程時，生產廠商不提供任何有關馬達性能的資料。 影響2相導通的步進精度的一個很重要的方面如下面的介紹。的PM型馬達使用1/32的全步進，176。32=176。1176。1176。的微步進（從它的理論位置偏移）。2，正弦/余弦一致性 多數的實際的步進馬達不具有一個理想的正弦/余弦特性（一個具有理想的正弦/余弦特性的步進馬達在線圈提供正弦/余弦電流時將以一個絕對恒定的速度旋轉），主要有于不同的空氣間隙的面積、空氣間隙的距離及磁通矢量方向的磁鐵磁滯及幅度，—以及微步進位置的微步進的支持扭矩等，與理想的正弦/余弦特性相偏移，偏移量依賴于轉子及定子的牙的形狀和馬達結構中使用的材料等。通過這個方法可以在2相導通位置獲得額外的高磁通。馬達與正弦/余弦的一致性越接近，在微步進應用中將獲得更好的性能。3，微步進位置波動 當一個步進器用于一個微步進應用中時，微步進的停止位置受正弦/余弦的結構的影響，微步進停止位置的理論和實際位置的不同稱為微步進位置的波動。微步進位置的波動是一個在整個循環(huán)過程的中間值，這意味著它不是一個通常的2相導通的步進精度的函數，為計算全部的微步進精度，微步進位置的精度應該增加到2相導通的精度之中。也就是說，微步進在步進長度上是不同的，當采用一個1/32的全步進的步進長度時，步進長度在名義值的1/2到3倍之間都是正常的（見圖7）。4，微步進支持扭矩的波動 當步進馬達使用微步進時，磁通量的磁場強度也與理論值偏移，這便導致微步進支持扭矩的波動。理論的支持扭矩可以通過以下的方式計算： TH=K（IA2+IB2） 如果IA 、IB是正弦/余弦對時，那么TH依賴于磁通的方向。大多數馬達的最大支持扭矩的最佳值在2相導通的位置（見圖8）。10%的差異范圍內。5，磁滯 步進馬達的停止位置的磁滯主要受電磁磁滯的影響，但也部分地受馬達軸承摩擦的影響。 空氣間隙中的磁通量理論上與線圈的圈數（n）及線圈中的電流（I）成比例：FA=KfnI 由于轉子及定子磁通特征上的磁性材料的磁滯，這個數據不再很準確，當包含磁滯時，當前的磁通是一個當前線圈電流及歷史磁通的函數（如圖9），H值直接與線圈電流成比例，但在定義磁通時，也要知道以前的H值（磁通歷史值）。 在一個高分辨度的微步進應用中，磁滯可以為名義微步進長度的若干倍。6，扭矩波動 當步進馬達在全步進或半步進模式中被驅動時，將由馬達產生一個脈沖扭矩，這個脈沖扭矩與摩擦負荷扭矩有同樣的中間值，但在一些應用中有一個為均值20倍或更高的峰值出現，這就是馬達系統(tǒng)噪音及共振的主要原因，這個現象叫扭矩波動。負荷角度，或稱轉子延遲，定義為在定子電子磁通與轉子位置測量的電子角之間的偏移量。 當微步進在一個步進應用中用于減少噪音時，要重點了解激勵共振的主要根源