提高步进电机运行质量有技巧，电流控制藏猫腻-电子技术方案|电路图讲解

双极性步进电机的基础知识

双极性步进电机包含两绕组，为了使电机运行平稳，不断的给这两个线圈加以相位差90度的正弦波，步进电机就开始转动起来。

通常，步进电机不是由模拟线性放大器驱动；而是由PWM电流调节驱动，把线性的正弦波信号转换成了离散的直线段信号。 正弦波可被分成多段，随着段数的增加，波形不断接近正弦波。 实际应用中，段数多从4到2048或更多，大多数步进驱动IC采用4到64段细分。整步驱动，每一时刻只有一个相通电，两相电流交替和电流方向切换，使得一共产生四个步进电机机械状态。半步驱动，比整步驱动方式相对复杂一些，在同一时刻，可能两个相都需要被通电，如图1所示，使电机的步进分辨率提高了一倍。细分驱动，电机转子走一步的角度将会随着细分数的增加而减小，电机转动也越来越平稳，例如把一个32段细分序列称为八分之一步驱动模式(见图1)。

图1：细分驱动的电流波形。

 

电流控制精度的重要性

双极性步进电机转子的位置取决于流经两个线圈绕组的电流的大小。通常，选择步进电机的主要指标为，准确的机械定位或精准的机械系统速度控制。所以绕组电流的精度控制对步进电机的平稳运行非常重要。

在机械系统中，有两个问题会导致不准确的电流控制：
在低速运行或用步进电机用于定位控制的情况下，每一细分段电机运行的步数错误，导致错误的定位。

在高速运行下，系统非线性会导致短期电机运行速度变化，使得力矩不稳，增加了电机噪声和振动。

 

PWM控制和电流衰减模式(Decay Mode)

大多数的步进电机驱动IC，依靠步进电机绕组的电感特性实现PWM电流调节。通过每个绕组对应的功率MOSFET组成的H桥电路，随着PWM控制开始，电源电压被加到电机绕组上，从而产生驱动电流。一旦电流达到设定值，H桥就会切换控制状态，使得输出电流衰减。 一定固定时间后，一个新的PWM周期又会开始，H桥再次产生线圈电流。

重复这一过程，使绕组电流上升和下降。通过电流采样和状态控制，可以调节控制每一段细分的峰值电流值。

在预期的峰值电流达到后，H桥驱动绕组的电流衰减控制方式有两种：

绕组短路(同时开通低侧或高侧的MOSFET)，电流衰减慢；

H桥反向导通，或允许电流通过MOSFET的体二极管流通，电流衰减快。

 

这两种电流衰减方式称为慢衰减和快衰减(见图2)。

 

图2：H桥工作状态。

 

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变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，变压器主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等等。要想让电路达到稳定就要选择合适的变压器。下面为你介绍变压器选用中的几点问题。

变压器按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器等。

要想让电路达到稳定就要选择合适的变压器。下面为你介绍变压器选用中的几点问题：

如何选用合适的变压器

一、变压器的制作中，线圈的机器绕制和手工绕制各有什么优缺点？

机器绕制变压器的优点是效率高且外观成形漂亮，但绕制高个子小洞眼的环型变压器却比较麻烦，而且在绝缘处理工艺的可靠性方面反不如手工绕制到位。手工绕制可以将变压器的漏磁做得非常小，其在绕制过程中能针对线圈匝数的布局随时予以调整，所以真正的Hi–END变压器一定是纯手工绕制，纯手工绕制的唯一缺点是效率低、速度慢。

二、环型、EI型、R型、C型几种电源变压器哪一种最好？

它们各有其优缺点而不存在谁最好之说，所以严格来讲哪一种变压器都可以做得最好。从结构上来讲，环型能够做到漏磁最小，但声音听感方面EI型则可以把中频密度感做得更好一些。单就磁饱和而言，EI型要比环型强，但在效率上则环型又优于EI型。尽管如此，其问题的关键还是在于你能不能扬长避短而将它们各自的优点充分发挥出来，而这才是做好变压器的最根本。

目前的进口放大器中，环型变压器的应用仍然是主流，这基本说明了一个问题。发烧友对变压器的评价要客观公正，你不能拿一个没做好的东西作参考而说它不好。有人说环型变压器容易磁饱和，那你为什么不去想办法把它做到不容易磁饱和？而原本通过技术手段是可以做到这一点的。不下足功夫或者一味地为了省成本，那它当然就容易磁饱和了。同理，只要你认真制作，EI型变压器的效率也是能做到很高的。

变压器的品质好坏对声音的影响很大，因为变压器的传输能量与铁芯、线圈密切关联，其传递速率对声音的影响起决定性作用。像EI型变压器，人们通常觉得它的中频比较厚，高频则比较纤细，为什么呢？因为它的传输速度相对比较慢。而环型呢？低频比较猛，中高频则又稍弱一点，为什么？因为它传输速度比较快，但是如果通过有效的结构改变，你就可以把环型和EI型都做得非常完美，所以关键还是要看你怎么做。
 

不过至少可以肯定一点的是，R型变压器不是太容易做好。用它来做小电流的前级功放和CD唱机电源还可以，如果用来做后级功放的电源，则有比较严重的缺陷。因为R型变压器本身的结构形式不太容易改变，而环型和EI型则相对容易通过改变结构来达到靓声目的。采用R型变压器制作的功率放大器电源，通常声音很板结而匮乏灵气，低频往往没有弹跳力而显得较硬。

   

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