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步進電機又稱為脈沖電機，基于最基本的電磁鐵原理，它是一種可以自由回轉的電磁鐵，其動作原理是依靠氣隙磁導的變化來產生電磁轉矩。其原始模型是起源于1830年至1860年間。1870年前后開始以控制為目的的嘗試，應用于氫弧燈的電極輸送機構中。這被認為是最初的步進電機。1923年，James Weir French發(fā)明三相可變磁阻型(Variable reluctance)，此為步進電機前身。二十世紀初，步進電機廣泛應用在了電話自動交換機中。由于西方資本主義列強爭奪殖民地，步進電機在缺乏交流電源的船舶和飛機等獨立系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。二十世紀五十年代后期晶體管的發(fā)明也逐漸應用在步進電機上，對于數(shù)字化的控制變得更為容易。

那么，什么是步進電機驅動電路呢?

步進電機驅動電路是一種控制步進電機旋轉的電路系統(tǒng)。步進電機是一種特殊的電機，其轉動角度是以固定的步進角度進行的，而不是連續(xù)的旋轉。步進電機驅動電路可以將控制信號轉換為電機電壓和電流信號，使步進電機按照預定的順序精確地旋轉。這種電路通常包括一個控制器和一些功率驅動器?？刂破鹘邮苤麟娐坊蛴嬎銠C的指令，并將其轉換為細分脈沖信號，送到功率驅動器。功率驅動器則將信號轉換為電機所需的電流和電壓信號，從而控制電機的旋轉速度和精度。常見的步進電機驅動電路包括雙H橋驅動電路、單H橋驅動電路、混合式驅動電路等。

步進電機驅動電路的工作原理是通過向步進電機提供一系列的脈沖信號來控制其旋轉。主要由兩個部分組成：信號發(fā)生器和電機驅動器。

信號發(fā)生器：產生一系列的脈沖信號，脈沖數(shù)目對應著電機需要轉的步數(shù)。常見的信號發(fā)生器有常見的是計數(shù)器、觸發(fā)器等電子元件。

電機驅動器：接收信號發(fā)生器產生的脈沖信號，將其轉化為一定的電流信號，控制步進電機的轉動。電機驅動器通常采用H橋電路，通過控制H橋電路的開關輸出不同方向和大小的電流來控制電機的轉動。

在工作時，步進電機驅動器將信號發(fā)生器產生的脈沖信號轉換為特定的電流信號，驅動電機不斷轉動，每轉一步就輸出一個脈沖信號，控制器可以通過測量脈沖信號的數(shù)量和方向來確定電機的當前狀態(tài)和位置，從而實現(xiàn)精準控制和定位。

在H橋電路的基礎上設計步進電機驅動電路。采用分立元件MOS管搭建雙H橋驅動電路是成熟的電機控制方案，電路不復雜，性能可靠，根據(jù)MOS管的不同工作電流的上限甚至可以高達數(shù)十安培，是理想的步進電機驅動器方案。MOS管H橋驅動電路有NMOS構型和PMOS+NMOS構型，全NMOS管H橋導通電阻更小，但上橋臂的NMOS管的導通電壓高于電源電壓，需要額外的升壓電路，這樣增加了電路的復雜程度和成本，我們采用PMOS+NMOS構型方式搭建雙H橋步進電機驅動電路，電路更簡潔，成本更低;且在這樣的小電流工作場合，PMOS所增加的導通損耗可以忽略不計。驅動電路與MCU之間進行光電隔離，選用廣泛使用的低成本光耦PC817。加入雙輸入四通道與門(74HC08D)，為驅動電路添加使能的功能，即只有在使能的前提下，四路控制信號才是有效的，使步進電機運行更安全穩(wěn)定MOS管選用IRF5305和IRF1205，其參數(shù)為55V、110A，TO252貼片封裝。

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