高效率電機驅控背景下步進電機如何發展
電子發燒友網報道（文/李寧遠）步進電機和伺服電機一樣，都是廣泛應用在日常生活中的電機。步進電機是一種將電脈沖信號轉換成相應角位移或者線位移的執行器。通俗一點講，當步進電機驅動器接收到一個脈沖信號，它就會驅動步進電機按設定的方向轉播一個固定的角度，也被稱為脈沖電機。
HB步進電機與PM步進電機
可以把步進電機分為PM永磁式步進電機、VR反應式步進電機以及HB混合式步進電機。反應式步進電機可以實現很大轉矩的輸出但是噪聲和振動很大，沒辦法滿足現在的市場需求，已經不太常見，常見的還是以HB混合式和PM永磁式為主。
PM永磁式步進電機通過使用永磁體產生磁場進而產生轉矩，一般是兩相配置，也有多相數類型，這一類步進電機的特點是出力大，在動態性能上表現很出色，但是步距角偏大，不夠精細。
HB混合式步進電機是融合了永磁式以及反應式步進電機二者優點的產物，現在很多高性能步進電機會走這條技術路線。HB混合式步進電機在同樣的定子電流下產生的轉矩要大于反應式步進電機，動態性能好且步距角也較小。
混合式步進電機有兩相、三相和五相之分，相數越多步進角越小，精度越高。兩相的步進角是1.8°，五相的步進角是0.72°。當然，隨著步距角的減小，轉矩會稍稍降低，在小型化大轉矩上同時實現有難度，不過這不妨礙它廣泛的應用。
尤其是混合式步進電機使用VR型電機結構來實現精細的步距角，并且可以通過與永磁體相結合來增加轉矩，這種步進電機現在在眾多應用中都備受青睞。高性能的步進電機步距角誤差小，而且誤差也不會在步間累積，在定位精度和運動可重復性上很有優勢。
微步驅動與高精度驅控
步距角，是步進電機的一個關鍵參數，步進電機驅動也圍繞著更好更精細的步距角控制在不斷發展。
為什么如此執著與步距角呢？因為步距角的大小會直接影響到電機運行的平穩性和控制的精度。簡而言之，大步距角是犧牲精度來獲得更大的輸出扭矩，較小的步距角才能實現更精細的控制和更高的精度。
步進電機每一步都存在阻尼振動，在低速旋轉時阻尼振動會引起振動和噪聲，通過減小步距角可以減少阻尼振動，也就是通過微步驅動可以降低低速范圍的振動和噪聲。
將整步驅動的單向驅動和雙向驅動交替地結合在一起，就產生了半步控制，這樣一個電周期內的電氣角位置比整步驅動多了一倍，同樣數量的脈沖信號下大大提高了控制精度。進而，不斷分割兩相驅動電流，得到更小的步進增量，就是現在流行的微步驅動。
這個過程通過PWM調制繞組電流來完成，將轉子定位在整步之間。發展到現在，電機驅動幾乎可以為微步指定任何尺寸，步長僅受驅動繞組電流的DAC和放大器的分辨率限制，1/256甚至1/1024的分辨率現在都已經不少見了。
現在為了更高精度的步進電機控制，一體化的閉環步進電機也不少。反饋機制的引入將原本典型的開環步在控制精度上大幅提升。在成本低于伺服電機的情況下，閉環步進電機的精度又遠高于開環步進電機，主打性價比。
小結
步進電機在消費電子、家電、汽車領域都有著不少關鍵應用，如ODD、打印機、相機、攝像頭等應用。在現在的應用中，采用高效率的電機驅動和控制方法對電機而言非常重要，步進電機的驅動控制也在不斷優化。
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