步进电机驱动电路 ---细分驱动

步进电动机各相绕组的电流时按照工作方式的节拍轮流通电的。绕组通电的过程非常简单，即通电一断电反复进行。现在设想将这一过程复杂化一些，例如，每次通电时电流的幅值并不是一次升到位，而是逐个阶级地下降。如果这样做会发生什么现象？

     我们都知道，电磁力的大小与绕组通电电流的大小有关。当通电相的电流并不马上升到位，儿断电相的电流并不立即降为0时，他们所产生的磁场合力，会使转子有一个新的平衡位置，这个新的平衡位置是在原来的步距角范围内。也是说，如果绕组中电流的波形不再是一个近似方波，而是一个分为n个阶梯波，则电流每升或降一个阶级时，转子转动一小步。当转子按照这样的规律转过n小步时，实际上相当于它转过一个步距角。这种将一个步距角细分成若干小步的驱动方法，就成为细分驱动。

      细分驱动使实际步距角更小了，可以大大的提高对执行机构的控制精度。同时，也可以减小或消除振荡，噪声和转矩波动。目前，采用细分技术已经可以将原步距角分成数百份。

      实现细分的驱动电路可以分为两类：一类是采用线性模拟功率放大的方法获得阶梯形电流，这种方法电路简单，但功率管功耗大，效率低；另一类是用单片机采用数字脉宽调制的方法获得阶梯形电流，这种方法需要复杂的计算来使细分电路，它不需要复杂的计算是目前比较流行的方法。

      恒频脉宽调制细分驱动控制实际上是在斩波恒流驱动的基础上的进步改进。在斩波恒流驱动电路中，绕组中电流的大小取决于比较器的给定电压，在工作中这个给定电压是一个定值。现在，用一个阶梯电压来代替这个给定电压，就可以得到阶梯形电流。

      恒频脉宽调制细分驱动电路如图9-9（a）所示，单片机是控制主体，它通过定时器to输出20khz的方波，送d触发器，作为恒频信号。同时，输出阶梯电压的数字信号到d/a转换器，作为控制信号，它的阶梯电压的每一次变化，都使转子走一细分步

    恒频脉宽调制细分电路工作原理如下：当d/s转换器输出的ua不变时，恒频信号clk的上升沿使d触发器输出ub高电平，使开关管t1和t2导通，绕组中的电流上升，取样电阻r2上压降增加。当这个压降大于ua时比较器输出低电平，使d触发器输出ub低电平，t1、t2截止，绕组的电流下降。这使得r2上的压降小于ua，比较器输出高电平,使d触发器输出高电平，t1、t2导通，绕组中的电流重新上升。这样的过程反复进行，是绕组电流呈波形顶锯齿形。因为clk的频率较高，锯齿形波纹会很小。

   当ua上升突变时，取样电阻上的压降有较长时间大于ua，比较器输出点点评，clk的上升沿即使使d触发器输出1也马上被清0.电源始终被切断，使电流幅值大幅下降，降到新的阶级为止。

 以上过程重复进行。ua的每一次突变，就会使转子转过一个细分步。