步进电机基础知识：类型、用途和工作原理
本文将为您介绍步进电机的基础知识，包括其工作原理、构造、控制法、用途、类型及其优缺点。
步进电机基础知识
步进电机是一种通过步进（即以固定的角度移动）方式使轴旋转的电机。其内部构造使它无需传感器，通过简单的步数计算即可获知轴的确切角位置。这种特性使它适用于多种应用。
步进电机工作原理
与所有电机一样，步进电机也包括固定部分（定子）和活动部分（转子）。定子上有缠绕了线圈的齿轮状突起，而转子为 永磁体或可变磁阻铁芯。稍后我们将更深入地介绍不同的转子结构。图1显示的电机截面图，其转子为可变磁阻铁芯。
步进电机的控制
从上文我们知道，电机线圈需要按特定的顺序通电，以产生转子将与之对齐的磁场。可以向线圈提供必要的电压以使电机正常运行的设备有以下几种（从距离电机更近的设备开始）：
晶体管桥：从物理上控制电机线圈电气连接的设备。晶体管可以看作是电控断路器，它闭合时线圈连接到电源，线圈中才有电流通过。每个电机相位都需要一个晶体管电桥。
预驱动器：控制晶体管激活的设备，它由MCU控制以提供所需的电压和电流。
MCU：通常由电机用户编程控制的微控制器单元，它为预驱动器生成特定信号以获得所需的电机行为。
图7为步进电机控制方案的简单示意图。预驱动器和晶体管电桥可以包含在单个设备中，即驱动器。
PWM–直接控制上下管FET的栅极信号。
步进电机驱动器的另一个重要特性是，除了控制绕组两端的电压，它是否还可以控制流过绕组的电流：
拥有电压控制功能，驱动器可以调节绕组上的电压，产生的扭矩和步进速度仅取决于电机和负载特性。
电流控制驱动器更加先进，因为它们可以调节流经有源线圈的电流，更好地控制产生的扭矩，从而更好地控制整个系统的动态行为。
单极/双极电机
另一个可能对电机控制产生影响的特性是其定子线圈的布置，它决定了电流方向的变化方式。为了实现转子的运动，不仅要给线圈通电，还要控制电流的方向，而电流方向决定了线圈本身产生的磁场方向（见图8）。
步进电机可以通过两种不同的方法来控制电流的方向。
本文将为您介绍步进电机的基础知识，包括其工作原理、构造、控制法、用途、类型及其优缺点。
步进电机基础知识
步进电机是一种通过步进（即以固定的角度移动）方式使轴旋转的电机。其内部构造使它无需传感器，通过简单的步数计算即可获知轴的确切角位置。这种特性使它适用于多种应用。
步进电机工作原理
与所有电机一样，步进电机也包括固定部分（定子）和活动部分（转子）。定子上有缠绕了线圈的齿轮状突起，而转子为 永磁体或可变磁阻铁芯。稍后我们将更深入地介绍不同的转子结构。图1显示的电机截面图，其转子为可变磁阻铁芯。
步进电机的控制从上文我们知道，电机线圈需要按特定的顺序通电，以产生转子将与之对齐的磁场。可以向线圈提供必要的电压以使电机正常运行的设备有以下几种（从距离电机更近的设备开始）：
晶体管桥：从物理上控制电机线圈电气连接的设备。晶体管可以看作是电控断路器，它闭合时线圈连接到电源，线圈中才有电流通过。每个电机相位都需要一个晶体管电桥。
预驱动器：控制晶体管激活的设备，它由MCU控制以提供所需的电压和电流。
MCU：通常由电机用户编程控制的微控制器单元，它为预驱动器生成特定信号以获得所需的电机行为。
图7为步进电机控制方案的简单示意图。预驱动器和晶体管电桥可以包含在单个设备中，即驱动器。
PWM–直接控制上下管FET的栅极信号。步进电机驱动器的另一个重要特性是，除了控制绕组两端的电压，它是否还可以控制流过绕组的电流：
拥有电压控制功能，驱动器可以调节绕组上的电压，产生的扭矩和步进速度仅取决于电机和负载特性。
电流控制驱动器更加先进，因为它们可以调节流经有源线圈的电流，更好地控制产生的扭矩，从而更好地控制整个系统的动态行为。
单极/双极电机
另一个可能对电机控制产生影响的特性是其定子线圈的布置，它决定了电流方向的变化方式。为了实现转子的运动，不仅要给线圈通电，还要控制电流的方向，而电流方向决定了线圈本身产生的磁场方向（见图8）。
步进电机可以通过两种不同的方法来控制电流的方向。
打印机：打印头、进纸、扫描条