简述步进电机驱动器的作用、工作原理和种类

电机驱动器是一种必不可少的设备，可为步进电机提供所需的电压和电流，使其平稳运行。步进电机是一种步进式转动的直流电机，它无法直接接到直流或交流电源上工作，必须使用专用的驱动电源（步进电机驱动器）。

要设计步进电机驱动器，选择合适的电源、微控制器和电机驱动器非常重要。众所周知，微控制器可以用来控制旋转电机，但是在设计驱动器时，必须注意电压和电流。

单个电机驱动板可以处理电机的电流和电压，而步进电机是通过在驱动器的帮助下同步脉冲信号，使用控制器精确转动。该电机驱动器从微控制器接收脉冲信号，然后将其转换为步进电机的运动。

什么是步进电机驱动器？

在不使用反馈系统的情况下，通过控制精确位置来像步进电机一样驱动电机连续旋转的电机驱动器称为步进电机驱动器。该电机的驱动器主要提供可变电流控制以及多步进分辨率。此外，步进电机驱动器还包括固定转换器，从而允许电机通过简单的步进和方向输入进行控制。

步进电机驱动器包括不同类型的IC ，并且在低于20V电源电压下工作。低压和低饱和电压IC最好用于两相步进电机驱动器，该驱动器用于不同的便携式设备，如相机、打印机等。

步进电机驱动器具有不同的电压和电流额定值。因此，可以根据将要使用的电机的要求来选择它。这些驱动器大多数都提供0.6×0.8英寸的尺寸。

工作原理

步进电机驱动器的工作原理是通过在电机方向上使用各种脉冲相位发送电流来控制步进电机的运行。设计人员不经常使用波驱动技术，因为它提供的扭矩小，效率低，而且一次只能使用1相电机。

目前用于驱动步进电机的基本组件是微处理器/微控制器、驱动器IC和PSU（电源单元）等控制器，以及开关、电位器、散热器和连接线等其它组件。

1、控制器

第一步是选择微控制器来设计驱动程序。对于步进电机，该微控制器应至少有四个输出引脚。此外，它还包括ADC、定时器、基于驱动程序应用的串口。

2、电机驱动器

电机驱动器IC价格低廉，并且在设计方面易于执行，从而加快了整个电路设计时间。可以根据电压和电流等电机额定值来选择驱动器。最流行的电机驱动器（如ULN2003）用于非H桥应用，也适用于驱动步进电机。该驱动器包括一个达林顿对，可处理高达500mA的最大电流和高达50VDC的最大电压。

典型的步进电机驱动电路接线图如下图所示：

3、电源

步进电机的工作电压范围为5伏至12伏。从中汲取的电流将在100mA至400mA范围内。电源的设计可根据电机规格进行，当然最好调节电源以避免扭矩和速度的波动。

主要类型

步进电机驱动器主要以两种模式工作，如脉冲输入模式和内置集成控制器模式。根据所需的操作系统，可以选择所需的组合。

1、脉冲输入驱动器

步进电机的控制可以在通过用户提供的脉冲发生器的帮助下完成。一开始，脉冲发生器的i/p是操作数据，用户在可编程序控制器上选择此输入，然后输入操作命令。

2、内置控制器类型驱动程序

这种驱动器允许步进电机通过直接连接到可编程控制器的PC来驱动。由于不需要单独的脉冲发生器，因此该电机的驱动器可以节省空间并简化接线。

下面列出了不同类型的电机驱动IC及其功能，具体如下：

优缺点

步进电机驱动器的优点包括以下几点内容：

• 电池驱动
• 设计安全。
• 火花保护。
• 热防护。
• 安装空间小。
• 用于驱动单极步进电机。
• 价格便宜，可以避开昂贵的驱动板。

步进电机驱动器的缺点包括以下几点内容：

• 该驱动程序的设计并没有多高效率。
• 对于小型应用程序，需要大量布线。

主要应用

步进电机驱动器的应用也是比较广泛的，比较厂家的例如：

• 工业应用。
• 有刷直流/步进电机。

总结

从以上内容介绍可以看出，步进电机驱动器用于将信号从脉冲转换为角位移的执行器，从而控制步进电机的运行。电机驱动器接收到脉冲信号后，驱动步进电机沿固定方向旋转一定角度。所以，这种电机的性能主要取决于电机驱动器。