本期我們對步進電機驅動原理、五線的步進電機和四線的步進電機、2-2相勵磁和1-2相勵磁、步進電機驅動的優化方案、拓爾微TMI8150B細分驅動技術的原理進行詳細的介紹，共分為5個知識點，全是技術干貨，趕緊get下來~

?get 1：步進電機驅動原理

網絡攝像機里用到的步進電機，也被稱為步進減速電機。內部帶有減速機構，由于減速齒輪的存在，電機轉速一般不高，但扭矩卻得到了提升。適用于對轉速要求不高，但整體結構負載偏大的場合，如網絡攝像機。

步進減速電機

?get 2：五線的步進電機VS四線的步進電機

網絡攝像機里用到的步進減速電機分為兩種，最常見的是五根線的步進電機和四根線的步進電機。下圖為五線步進減速電機外形圖及接線示意圖，五線電機多出的一根線是公共電源線，接到外部的5V或者12V電源，這根線從電機內部的兩個線圈的中間抽頭引出，并短接在一起。

五線步進減速電機外形圖

四線步進減速電機接線示意圖

四線的步進電機，廠家一般會在規格書上推薦用2-2相勵磁的方式進行驅動；而五線的步進電機則會建議使用1-2相勵磁的方式來驅動，接下來就詳細談談這兩種驅動方式~

?get 3：2-2相勵磁 VS 1-2相勵磁

每一步都是兩個線圈同時勵磁，故被稱為2-2相勵磁。線圈磁場方向也就是電機受力方向與電流方向存在固定的角度對應關系，因此電機的受力方向可以轉換成電流矢量合成圖來表示（見下圖）。該圖展示的是一個電氣周期/驅動周期內電流矢量的變化情況，A相電流和B相電流分別影響兩個不同方向分量的力矩。

2-2相勵磁驅動的勵磁順序表 / 電流矢量合成圖

在初始時刻，A相電流和B相電流同時為正，電流合成矢量指向STEP1，電機的轉子被吸引至STEP1方向上；

再下一步，A相電流由正變負，電流合成矢量指向了STEP2，電機轉子也被吸引至STEP2方向上，電機就轉動了一個步距角。

再下一步，A相電流保持負，B相電流由正變負，電流合成矢量指向STEP3，電機轉子被吸引至STEP3方向上，電機再次轉動一個步距角。

以此類推，不斷的改變A、B相電流的方向，即可讓轉子持續的轉動。轉子轉動4個步距角之后，又會回到STEP1的方向上，整個電氣周期共4步，被稱為四拍驅動。

下圖為2-2相勵磁的實測波形，可以看出線圈電流是正負交替變化的。

2-2相勵磁的實測波形

1-2相勵磁相較2-2相勵磁，多了單個線圈獨立勵磁，因此被稱為1-2相勵磁。

下圖是1-2相勵磁的勵磁順序表，對于五線的步進電機，電機線圈結構會有些許差異，但驅動步進電機的核心原則是不變的，原本一個可以產生兩個相反方向磁場的線圈被拆分成了兩個單極性線圈，分別產生兩個方向的磁場。

通過控制四個線圈的電流通斷，來控制電流合成矢量的方向，讓電機轉動。在這種驅動方式下，一個電氣周期共八拍，也被稱為八拍驅動。

1-2相勵磁的勵磁順序表 / 電流矢量合成圖

下圖是用低側開關驅動五線步進電機的實測波形，可以看到端口流出的電流始終只有一個方向。

低側開關驅動五線步進電機的實測波形

看到這里，小伙伴應該對步進電機驅動方式有所了解了吧~接下來進一步講述步進電機驅動的優化方案——

?get 4：步進電機驅動的優化方案

左圖為1-2相勵磁的電流合成矢量圖，可以看出電流合成矢量的幅值是會變化的，意味著電機的轉矩也在不斷變化，這會導致電機運轉的不平滑。為了保證轉矩的穩定，除了正確的方向之外，還需要對線圈電流的大小進行控制。

右圖為改善后的1-2相勵磁電流合成矢量圖，將STEP1、3、5、7時候的A、B相電流大小，減小為原來的√2/2。通過這種方式可以讓電流合成矢量始終位于單位圓上，保證了轉矩的穩定。

假設在這個基礎上，再對步與步之間的角度進行平均，得到更小的布局角，這就是細分驅動。其前提就是要保證轉矩的穩定和步距角的一致。

?get 5：TMI8150B 128微細分完美適配IPC低速驅動需求

拓爾微TMI8150B內置細分控制邏輯，通過精確的控制每一相電流，可以實現最高128細分的步進驅動，5V小電機基本適配。通過細分控制，可以減小低速下電機在每一步停留的時間，改善步進電機的低速抖動問題，減小噪音的發出。

同時可以提高角度分辨率，讓步進電機以更小的步距角轉動，相對于常見的2-2相勵磁，128細分下，電機的角度分辨率提高了128倍！

以TMI8150B作為驅動方案的網絡攝像機，相較于傳統的網絡攝像機有著更為出色的轉動特性！左圖達林頓方案噪聲大，抖動明顯；右圖TMI8150B方案噪音小，低抖動，運轉平滑；（詳見視頻噪音對比）

通過對知識點的科普和技術原理的講解，讓大家對步進電機驅動和細分驅動有所了解，以上就是我們本期的技術干貨介紹啦，記得做筆記哦~

審核編輯黃宇