輕松將單級(jí)步進(jìn)電機(jī)作為雙級(jí)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)

步進(jìn)電機(jī)有許多不同類型，但永磁體和混合步進(jìn)電機(jī)有兩種主要繞組配置，通過兩相驅(qū)動(dòng)——單極性和雙極性。單極電機(jī)的常見接線配置是連接到電機(jī)繞組（A +，A-，B +和B-）的六根導(dǎo)線，以及連接到電機(jī)供電電壓Vm的每相的中心抽頭。

這種配置中，電機(jī)通過接通電機(jī)繞組的各個(gè)段來進(jìn)行換向，這意味著電流僅需在一個(gè)方向上流動(dòng)。這種配置可以簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，因?yàn)橹恍枰膫€(gè)低側(cè)開關(guān)和續(xù)流二極管即可接通繞組的各個(gè)段。圖2說明了采用2.0A單極步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)DRV8805的此類配置。

圖2：DRV8805與單極電機(jī)連接時(shí)的布線

簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)需要權(quán)衡的因素是：在任何給定時(shí)刻，電機(jī)僅使用一半的繞組，從而無法實(shí)現(xiàn)最大的轉(zhuǎn)矩能力。

相反，雙極步進(jìn)電機(jī)只有四根導(dǎo)線連到電機(jī)繞組，分別標(biāo)記為A+、A-、B+和B-。如圖3所示，雙極步進(jìn)電機(jī)沒有中心Vm抽頭。

圖3：四線雙極步進(jìn)電機(jī)繞組連接

由于缺少中心抽頭，雙極步進(jìn)電機(jī)需要電流雙向流入繞組，因此需要更多的電子器件來推挽電流。現(xiàn)在可接通全繞組，從而產(chǎn)生比單機(jī)繞組配置更高的可用轉(zhuǎn)矩。

通過對(duì)繞組連接進(jìn)行少量重新配置后，可將單極步進(jìn)電機(jī)用作雙極步進(jìn)電機(jī)。使用六線單極電機(jī)執(zhí)行此操作時(shí)，請(qǐng)斷開各相中心Vm抽頭的連接，并用電工膠帶將其粘住。如圖4所示，這種也稱為雙極串聯(lián)的布線配置現(xiàn)在允許雙向（雙極）電流在電機(jī)繞組中流動(dòng)。

圖4：配置單極步進(jìn)電機(jī)繞組作為雙極串聯(lián)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)

這種重新配置確實(shí)存在一些基本權(quán)衡因素。雙極串聯(lián)配置為整個(gè)繞組供電，因此與單極步進(jìn)電機(jī)相比，在保持位置和較低速度下可獲得更高轉(zhuǎn)矩。但這給雙極串聯(lián)步進(jìn)電機(jī)帶來了更高的總電感，且在更高速度下，其有效轉(zhuǎn)矩的下降速度要比單極配置的下降速度更快（圖5）。

圖5：?jiǎn)螛O與雙極串聯(lián)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩/速度曲線

此行為歸因于輸出轉(zhuǎn)矩與速度和電感的反比例關(guān)系，如公式1所示：

該公式中，τ是轉(zhuǎn)矩，Vm是電機(jī)供電電壓，v是電機(jī)速度，L是電機(jī)電感。

許多應(yīng)用都可在其系統(tǒng)中使用單極或雙極步進(jìn)電機(jī)，包括暖通電子膨脹閥、ATM模塊和打印機(jī)。無論步進(jìn)電機(jī)的類型如何，使用雙極步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路均具有優(yōu)勢(shì)。您可以：

減少在不同電機(jī)類型的系統(tǒng)之間重新設(shè)計(jì)電路板的時(shí)間，

采購更少的組件，并且

提供更廣泛的產(chǎn)品和性能。

TI的20-V、2.0-A DRV8847和50-V、1.5-A DRV8436等步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)可以靈活地驅(qū)動(dòng)單極步進(jìn)電機(jī)和雙極步進(jìn)電機(jī)。 我們還提供專用的單極步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，例如 2.0-ADRV8803、DRV8804、DRV8805和DRV8806。

審核編輯：金巧