步进电机工作原理及控制电路

步进电机工作原理及控制电路设计
步进电机简单介绍

步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机，它的
运行需要专门的驱动电源，驱动电源的输出受外部的脉冲信号控制。每一个脉冲
信号可使步进电机旋转一个固定的角度，这个角度称为步距角。脉冲的数量决定
了旋转的总角度，脉冲的频率决定了电动机旋转的速度，改变绕组的通电顺序可
以改变电机旋转的方向。在数字控制系统中，它既可以用作驱动电动机，也可以
用作伺服电动机。它在工业过程控制中得到广泛的应用，尤其在智能仪表和需要
精确定位的场合应用更为广泛。

步进电机分三种：永磁式（
PM），反应式（VR）和混合式（
HB）永磁式

步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5 度或
15 度；反应式步进
一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5 度，但噪声和振动都很大。
在欧美等发达国家80 年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的
优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8 度而五相步进角一般为
0.72
度。这种步进电机的应用最为广泛。

4.1反应式步进电机
4.2永磁式步进电机

4.3混合式步进电机
步进电机的工作原理

步进电机是机电一体化的关键部件之一，被广泛应用于需要精确定位、同步、
行程控制等场合。

一、步进电动机有三线式、五线式、六线式三种，但其控制方式均相同，必
须以脉冲电流来驱动。若每旋转一圈以200个励磁信号来计算，则每个励磁信号
前进1.8 度，其旋转角度与脉冲数成正比，正、反转可由脉冲顺序来控制。

二、步进电动机的励磁方式可分为全部励磁及半步励磁,其中全步励磁又有1
相励磁及2相励磁之分，而半步励磁又称1-2相励磁。图为步进电动机的控制等效
电路，适应控制A、B、/A、/B 的励磁信号，即可控制步进电动机的转动。每输
出一个脉冲信号，步进电动机只走一步。因此，依序不断送出脉冲信号，即可步
进电动机连续转动。
分述如下：

A、1 相励磁法：在每一瞬间只有一个线圈导通。消耗电力小，精确度良好，
但转矩小，振动较大，每送一个励磁信号可走1.8 度。若欲以1 相励磁法控制步
进电动机正转，其励磁顺序如图所示。若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。

表4.1 1 相励磁法

B、2 相励磁法：在每一瞬间会有二个线圈同时导通。因其转矩大，振动小，
故为目前用最多的励磁方式，每送一励磁信号可走1.8 度。若以2 相励磁法控制
步进电动机正转，其励磁顺序如图所示。若励磁信号反向传送，则步进