細分 的 基 木概念為:步進電機通過細分驅(qū)動器的驅(qū)動，其步距角變小了。
如驅(qū)動器工作在10細分狀態(tài)時，其步距角只為‘電機固有步距角’的十分之一，也就是:當(dāng)驅(qū)動器工作在不細分的整步狀態(tài)時，控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖，電機轉(zhuǎn)動1.80;而用細分驅(qū)動器工作在10細分狀態(tài)時，電機只轉(zhuǎn)動了0.180。
細分功能完全是山驅(qū)動器靠精確控制電機的相電流所產(chǎn)生的，與電機無關(guān)。
驅(qū)動 器 細 分后的平要優(yōu)點為:完全消除了電機的低頻振蕩;提高了電機的輸出轉(zhuǎn)矩，尤其是對三相反應(yīng)式電機，其力矩比不細分時提高約30-40%;提高了電機的分辨率，山于減小了步距角、提高了步距的均勻度， ‘提高電機的分辨率’是不言而喻的。以上這些優(yōu)點，尤其是在性能卜的優(yōu)點，并不是一個量的變化，而是質(zhì)的匕躍。因此，在性能上的優(yōu)點是細分的真正優(yōu)點。
細分原理當(dāng)要 求 步 進電動機有更小的步距角，更高的分辨率(即脈沖當(dāng)影，或者為減小電動機振動、噪聲等原因，可以在每次輸入脈沖切換時，不是將繞組電流個部通入或切除，而是只改變相應(yīng)繞組中額定的一部分，則電動機的合成磁勢也只旋轉(zhuǎn)步距角的一部分，轉(zhuǎn)子的每步運行也只有步距角的一部分。這里，繞組電流不是一個方被，而是階梯波，額定電流是臺階式的投入或切除，電流分成步進電機細分驅(qū)動控制器的研究
多少個臺階，則轉(zhuǎn)子就以同樣的步數(shù)轉(zhuǎn)過一個步距角。這種將一個步跟角細分成若干步的驅(qū)動方法，稱為細分驅(qū)動。細分驅(qū)動時繞組階梯電流波形示意圖如圖2-10所示。
細分 技 術(shù) 又稱為微步距控制技術(shù)，是步進電動機開環(huán)控制****技術(shù)之一，利用計算機數(shù)字處理技術(shù)和D/A轉(zhuǎn)換技術(shù)，將圖2Fig2-10to 繞組階梯電流彼推圖.Waveform of Winding Current各相繞組電流通過PWM控制，獲得按規(guī)律改變其幅值的大小和方向，實現(xiàn)將步進電動機一個整步均分為若干個更細的微步。每個微步距可能是原來基本步距的數(shù)卜分之一，甚至是數(shù)百分之一。
步進 電 機 的細分技術(shù)實質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)，其主要目的是提高電機的運轉(zhuǎn)精度，實現(xiàn)步進電機步距角的高精度細分;其次，細分技術(shù)的附帶功能是減弱或消除步進電機的低頻振動。低頻振蕩是步進電機(尤其是反應(yīng)式電機)的固有特性，而細分是消除它的****途徑。如果步進電機有時要在共振區(qū)工作(如 走圓弧)，選擇細分驅(qū)動器是****的選擇。
步進 電 機 細分驅(qū)動的本質(zhì)是把對繞組的矩形電流波供電改為階梯形電流波供電。要求繞組中的電流以若干個等幅等寬的階梯上升到額定值，或以同樣的階梯從額定值下降到零。雖然這種馭動電源的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但有如卜優(yōu)點:在不改變電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的前提下，使步進電機具有更小的步距角、更高的分辨率;使電機運行平穩(wěn)，減小或消除電機振蕩、減小噪聲。
以三 相 反 應(yīng)式步進電機為例，采用磁勢轉(zhuǎn)換圖直觀分析細分驅(qū)動的原理。對應(yīng)于半步工作方一式，狀態(tài)轉(zhuǎn)換(a) A--*AB
圖 2-1 1 合 成 磁 勢 矢量 圖
圖 2一8 斬 波 恒流 驅(qū) 動 原 理 圖
青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文表為A-AB--B-BC-C-CA----。如果將每相繞組電流分為四個等幅等寬的階梯土升或下降，則將步進電機的每一步分為四步完成，即對步進電機進行四細分驅(qū)動初 始狀 態(tài) 時A相通額定電流，即iA- i ,; 當(dāng)?shù)谝粋�CP脈沖到來時，B相不是馬土通額定電流，而只是通額定電流的四分之一，即ix 1/4i,，此時電機的磁勢山A相的i、和B相的1/4i、合成，合成磁勢情況如圖2-11 (b)所示。當(dāng)?shù)诙䝼�CP脈沖到來時，A相電流不變，B相電流增大到1/2i,，以此類推�？梢姡鲜黾毞质乖瓉韽腁狀態(tài)只需一步變?yōu)樾杷牟竭\行到AB，如圖2-11所示。
斬波恒流驅(qū)動以上 驅(qū) 動 線路所采取的多種措施，大多只有一個目的，這就是要使導(dǎo)通相不論在鎖定、低頻或高頻工作時都保持額定值。斬波恒流馭動方式可較好地解決這個問題并提高步進電機的效率和力矩。斬波型驅(qū)動大體上可分為兩種:一種是斬波恒流驅(qū)動，另一種是斬波平滑驅(qū)動。較]’一泛應(yīng)用的是斬波恒流驅(qū)動，J陌流斬波功放的優(yōu)點為:
(I) 各 相 斬波頻率相同，有效地抑制了因各相斬波頻率不同而產(chǎn)生的噪聲;(2 )斬 波 頻率高，消除了H頻噪聲，電機運行時安靜無污染;(3 )高 頻 運行時電流平滑，高頻性能好;步進電機細分驅(qū)動控制器的研究(4)斬波頻率和脈寬可調(diào)，容易調(diào)整****運行狀態(tài):
斬 波恒 流 3a動電路的主回路由高壓晶體管、電動機繞組、晶體管串聯(lián)而成。
與高低壓驅(qū)動器不同的是，低壓管發(fā)射極串聯(lián)一個小的電阻接地，電動機繞組的電流經(jīng)這個小電陰通地，小電阻的壓降與電動機繞組電流成正比，所以這個電阻稱為取樣電阻。
斬波 恒 流 驅(qū)動原理圖如圖2-8所示。Ic,和IC2分別是兩個控制門，控制T和T,兩個晶體管的導(dǎo)通和截止。由環(huán)形分配器來的相繞組導(dǎo)通脈沖，送到門IC2與Ic,中，通過Ic,直接開通晶體管TL，而門IC，除環(huán)形分配器來的信號之外，還有一路信號來自比較器。比較器的兩個輸入端，其中之一接給定電平，另一個接來自取樣電阻的電壓信號。在環(huán)形分配器導(dǎo)通脈沖到來之前，IC,和IC2都處于關(guān)門狀態(tài)，輸出低電平，TH和TL都截it，取樣電阻中無電流流過，反饋到比較器的輸入信號為零，比較器輸出高電平。當(dāng)環(huán)形分配器輸出導(dǎo)通信號時，高電平使Ic，和IC:門打開，輸出高電平使TH和TL兩管導(dǎo)通，高電壓經(jīng)TH向電動機繞組供電。由于電動機繞組有較大電感，所以電流成指數(shù)上升，但所加電壓較高，所以電流上升較快。取樣電阻上的電壓代表了電流的大小。當(dāng)電流超過所設(shè)定值時，比較器輸入的取樣電壓超過給定電壓，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出變低電平，從而IC,也輸出低電平，關(guān)斷高壓管TH。此時磁場能量將使繞組電流按原方向繼續(xù)流動，經(jīng)由低壓管TL,取樣電阻、地線、二極管D。構(gòu)成的續(xù)流回路消耗磁場的能量。此時電流將按指數(shù)曲線衰減，逐漸下降。當(dāng)取樣電阻上得到的電壓小于給定電壓時，比較器又翻轉(zhuǎn)回去，輸出高電平，打開高壓管，電源又開始向繞組供電，電流又會上升。如此反復(fù)，電動機繞組的電流就穩(wěn)定在由給定電平所決定的數(shù)值上，形成小小的鋸齒波。當(dāng)環(huán)形分配器輸出低電平時，高低壓管都截III，此時繞組的續(xù)流與高低壓時相同，經(jīng)D1,D2向電源泄放。泄放回路的特點與高低壓馬議動時基本相同。
斬 波 恒 流驅(qū)動中，由于馭動電壓較高，電動機繞組回路又不串電阻，所以電流上升很決。當(dāng)?shù)竭_所需要的數(shù)值時，由于取樣電阻反饋控制作用，繞組電流可以恒定在確定的數(shù)值卜，而且不隨電動機的轉(zhuǎn)速而變化，從而保證在很大
的頻率范圍內(nèi)電動機都能輸出}陌定的轉(zhuǎn)矩。
在環(huán) 形 分 配器所給出的相繞組導(dǎo)通時間內(nèi)，電源電壓并不是直向繞組供電，而只是一個個的窄脈沖，總的輸入能量是各脈沖時間的電壓與電流乘積積分的總和，與其它幾種馳動力一式比較，取自電源的能量大幅度下降。因此，這種馭動器有很高的效率。
這種 驅(qū) 動 器的另一優(yōu)點是減少電動機共振現(xiàn)象的發(fā)生。山于電動機共振的根本原因是能量過剩，而斬波恒流驅(qū)動輸入的能量是自動隨著繞組電流調(diào)節(jié)。
能量過剩時，續(xù)流時間延長，而供電時間減小，因此可減小能量的積聚。實驗線路的測試表明，用這種驅(qū)動器驅(qū)動步進電動機，低頻共振現(xiàn)象基本消除，在任何頻率下，電動機都可穩(wěn)定運行。
上述 斬 波 恒流驅(qū)動中，斬波頻率是由繞組的電感、比較器的回差等諸因素決定，沒有外來的固定頻率。這種斬波電路稱為自激式斬波恒流電路，如果用其它辦法形成固定的頻率來斬波，稱為他激式。
恒流 斬 波 驅(qū)動方式是在專用集成電路中最常用的獲得高性能的方式。通常，步進電動機使用較高電壓電源，使繞組電流幾乎以直線上升到預(yù)定值，由電流檢測器控制一個斬波控制電路，關(guān)斷這繞組的功率開關(guān)，繞組電流在續(xù)流回路中續(xù)流并下降，下降至某一設(shè)定值或經(jīng)過某一規(guī)定時間后，斬波控制電路又令主功率開關(guān)接通。如此反復(fù)控制，由功率開關(guān)的反復(fù)開關(guān)對繞組電流進行斬波控制，使電流平均值趨向丁維持恒定。具體控制方法有定頻PWM方法或使用單穩(wěn)電路的關(guān)斷定脈寬方法，這種方式使步進電動機電流的大小和波形是，1]控的。如果電流的基準(zhǔn)值可以設(shè)定和控制，結(jié)合后面的內(nèi)容，也就是通過可實現(xiàn)半步、1/4步和微步距控制。
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