ZHCACU7B July 2023 – October 2023 MSPM0G1507
4.1 背景
步进电机之所以得到广泛使用，是因为它们无需外部传感器或复杂的控制算法即可实现精细的位置控制。这称为开环位置控制，可用于允许步进电机根据系统要求进行连续运动，以保持转子位置固定。这些特性使得步进电机易于实现，并为系统设计人员提供了低成本设计。
步进电机通过为两相通电来换向，这需要两个全 H 桥来为每相电流提供电流方向和幅度。这用于移动步进电机中的转子，并根据应用进行位置和扭矩控制。双极步进电机还具有以“每全步进的度数”为单位的指定分辨率，用于指示在每个相位上施加完整电气周期时，步进电机将换向多少个机械角度。
通常，全步进 是指使用四个分度在所有四个电流方向上为两个绕组通电（以在指定机械周期内使步进电机换向）的完整电气周期。为提供更精确的位置和扭矩控制，非循环半步进 或循环半步进 可提供更高分辨率和电流调节能力，从而通过使用八个分度为两个绕组通电来平滑处理 电气换向模式。全步进和循环半步进电流波形如图 4-1 所示。利用微控制器的 GPIO 或 PWM 引脚和具有 PWM 接口的简单步进驱动器，可轻松实现这些全步进、非循环半步进和循环半步进方法。
图 4-1 步进电机控制中的全步进和半循环步进可通过一半的因数（1/4、1/8、1/16、1/32 等）乃至小到 1/256 的因数来实现较小步长，从而产生正弦电流驱动，并降低在步进电机中实现的噪声和扭矩。使用小于 1/4 的步长通常称为微步进，因为分度器和电流调节用于实现离散间隔，以精确控制位置和扭矩。图 4-2 展示了使用 1/16 微步进的示例。微步进在软件中较难实现，因此，要实现低噪声、高精度的步进驱动，建议使用智能步进电机驱动器以及具有单 PWM 和模拟集成的简单 MCU。
图 4-2 步进电机控制中的微步进