进电机内部的合成磁场为均匀的圆形旋转磁场，从而实现步进电机步距角的细分。一般情
况下，合成磁场矢量的幅值决定了步进电机旋转力矩的大小，相邻两合成磁场矢量之间
的夹角大小决定了步距角的大小。因此，要想实现对步进电机的恒转矩均匀细分控制，必
须合理控制电机绕组中的电流，使步进电机内部合成磁场的幅值恒定，而且每个进给脉
冲所引起的合成磁场的角度变化也要均匀。我们知道在空间彼此相差 2p/m 的 m 相绕组，
分别通以相位上相差 2p/m 而幅值相同的正弦电流，合成的电流矢量便在空间作旋转运动，

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且幅值保持不变。这 点对于反应式步进电机来说比较困难，因为反应式步进电机的旋转
磁场只与绕组电流的绝对值有关，而与电流的正反流向无关。以比较经济合理的方式对三

 

相反应式步进电机实现步距角的任意细分。

    a 为电机转子偏离参考点的角度。ib 滞后于 ia，ic 超前于 ia。此时，合成电流矢量在所有
区间 b＝Ime-ja，从而保证合成磁场幅值恒定，实现电机的恒转矩运行。且步进电机在这
种情况下也最为平稳。将绕组电流根据细分倍数均匀量化后，所得细分步距角也是均匀的。
为了进一步得到更加均匀的细分步距角，可通过实验测取一组在通入量化电流波形时的
步进电机细分步距的数据，然后对其误差进行差值补偿，求得实际的补偿电流曲线。这些
工作大部分由计算机来完成。在取得校正后的量化电流波形之后，以相应的数字量存储于
EEPROM

 

中的不同区域，量化的程度决定了细分驱动的分辨率。

    

 

斩波恒流细分驱动方案及硬件实现

    斩波恒流细分驱动方案的原理为：由单片机输出 EEPROM 中存储的细分电流控制信号，
经 D/A 转换成模拟电压信号，再与取样信号进行比较，形成斩波控制信号，控制各功率
管前级驱动电路的导通和关断，实现绕组中电流的闭环控制，从而实现步距的精确细分。 

    

 

控制电路

    控制电路主要由 80C196MC 单片机、晶振电路、地址锁存器、译码器、EEPROM 存储器及
可编程键盘/显示控制器 Intel-8279 等组成，受控步进电机的细分倍数、运行脉冲频率、正
反转、运行速度、单次运行线位移、启/停等的控制，既可由键盘输入，也可以通过串行通
信接口由上位机设置。状态显示提供当前通电相位、相电流大小、电机运行时间、正反转、当
前运行速度、线位移及相关计数等信息显示，并将工作状态和数据传送给上位机。传感器
(霍尔传感器)用于检测计数器的当前值。单片机是控制系统的核心其主要功能是输出
EEPROM 中存储的细分电流控制信号进行 D/A 转换。根据转换精度的要求，D/A 转换器既
可 以 选 择 8 位 的 ， 亦 可 选 择 12 位 的 。 本 控 制 系 统 选 用 的 是 8 位 D/A 转 换 器
MAX516，MAX516 把 4 个 D/A 转换器与 4 个比较器组合在单个的 CMOS IC 上，4 个 D/A
转换器共享一个参考输入电压 VREF

 

。每个转换器的输出电压均可采用下式表示：

    VDACi=VREFN/256 

    N＝0，l，......，255，对应于 8 位的 DAC 的输入码 D0—D7(此处为细分电流控制信号)。
通过调节 VREF

 

的变化范围，便可调节步进电机绕组中电流的幅值。

    

 

功率驱动电路