什么是步进电机驱动电路？

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步进电机又称为脉冲电机，基于最基本的电磁铁原理，它是一种可以自由回转的电磁铁，其动作原理是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。其原始模型是起源于1830年至1860年间。1870年前后开始以控制为目的的尝试，应用于氢弧灯的电极输送机构中。这被认为是最初的步进电机。1923年，James Weir French发明三相可变磁阻型(Variable reluctance)，此为步进电机前身。二十世纪初，步进电机广泛应用在了电话自动交换机中。由于西方资本主义列强争夺殖民地，步进电机在缺乏交流电源的船舶和飞机等独立系统中得到了广泛的使用。二十世纪五十年代后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更为容易。

那么，什么是步进电机驱动电路呢?

步进电机驱动电路是一种控制步进电机旋转的电路系统。步进电机是一种特殊的电机，其转动角度是以固定的步进角度进行的，而不是连续的旋转。步进电机驱动电路可以将控制信号转换为电机电压和电流信号，使步进电机按照预定的顺序精确地旋转。这种电路通常包括一个控制器和一些功率驱动器。控制器接受主电路或计算机的指令，并将其转换为细分脉冲信号，送到功率驱动器。功率驱动器则将信号转换为电机所需的电流和电压信号，从而控制电机的旋转速度和精度。常见的步进电机驱动电路包括双H桥驱动电路、单H桥驱动电路、混合式驱动电路等。

步进电机驱动电路的工作原理是通过向步进电机提供一系列的脉冲信号来控制其旋转。主要由两个部分组成：信号发生器和电机驱动器。

信号发生器：产生一系列的脉冲信号，脉冲数目对应着电机需要转的步数。常见的信号发生器有常见的是计数器、触发器等电子元件。

电机驱动器：接收信号发生器产生的脉冲信号，将其转化为一定的电流信号，控制步进电机的转动。电机驱动器通常采用H桥电路，通过控制H桥电路的开关输出不同方向和大小的电流来控制电机的转动。

在工作时，步进电机驱动器将信号发生器产生的脉冲信号转换为特定的电流信号，驱动电机不断转动，每转一步就输出一个脉冲信号，控制器可以通过测量脉冲信号的数量和方向来确定电机的当前状态和位置，从而实现精准控制和定位。

在H桥电路的基础上设计步进电机驱动电路。采用分立元件MOS管搭建双H桥驱动电路是成熟的电机控制方案，电路不复杂，性能可靠，根据MOS管的不同工作电流的上限甚至可以高达数十安培，是理想的步进电机驱动器方案。MOS管H桥驱动电路有NMOS构型和PMOS+NMOS构型，全NMOS管H桥导通电阻更小，但上桥臂的NMOS管的导通电压高于电源电压，需要额外的升压电路，这样增加了电路的复杂程度和成本，我们采用PMOS+NMOS构型方式搭建双H桥步进电机驱动电路，电路更简洁，成本更低;且在这样的小电流工作场合，PMOS所增加的导通损耗可以忽略不计。驱动电路与MCU之间进行光电隔离，选用广泛使用的低成本光耦PC817。加入双输入四通道与门(74HC08D)，为驱动电路添加使能的功能，即只有在使能的前提下，四路控制信号才是有效的，使步进电机运行更安全稳定MOS管选用IRF5305和IRF1205，其参数为55V、110A，TO252贴片封装。

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