步進(jìn)電機(jī)有三種驅(qū)動模式，即滿步，半步，還有微步驅(qū)動。

（1）滿步驅(qū)動（Full-step）

滿步驅(qū)動，就是一次走一個步距，這是一種常用的驅(qū)動方式。

根據(jù)通電相數(shù)，滿步驅(qū)動又分成兩種，一種是單相通電驅(qū)動，一種是雙相通電驅(qū)動。

為簡單起見，以永磁式步進(jìn)電機(jī)為例來說明，如下圖。


兩相滿步驅(qū)動時的線圈通電順序，一般在產(chǎn)品目錄中，供應(yīng)商用這種表示方法。

單相和雙相通電滿步驅(qū)動概念

（2）半步驅(qū)動（Half-step）

半步驅(qū)動，就是一次只走半個步距。

實現(xiàn)方式是單相和雙相交替通電，原理如下圖。

半步驅(qū)動的好處是提高分辨率，但是缺點是扭矩只有滿步驅(qū)動的70%，當(dāng)然，也可以通過優(yōu)化線圈中電流大小，來提高半步驅(qū)動扭矩。

半步驅(qū)動：單相雙相交替通電

兩相電機(jī)半步驅(qū)動：單相和雙相交替通電

單相和雙相交替通電，實現(xiàn)半步驅(qū)動的概念。單相通電時，線圈產(chǎn)生磁場，磁鐵因為磁場的吸引力，指向通電的線圈。雙相通電時，因為兩個線圈都產(chǎn)生磁場，所以合成磁場讓轉(zhuǎn)子處于中間平衡位置。
 

（3）微步驅(qū)動（Microstepping）

因為電流大小不同，將會導(dǎo)致線圈產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度不同，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的平衡位置發(fā)生變化，這就是微步驅(qū)動的原理。

微步驅(qū)動原理：A線圈最開始有最大電流，而B線圈此時電流為零，定子指向A線圈。A線圈慢慢減小電流， B線圈慢慢增加電流，因為磁場平衡位置的變化，定子慢步向B線圈轉(zhuǎn)動。宏觀來看，A線圈中電流變化接近Cos曲線，B線圈電流變化接近Sin曲線，直到A線圈電流減為零，而B線圈電流達(dá)到最大值，定子指向B線圈。

微步驅(qū)動電流示意圖：電流每一步的變化的大小，決定了微步運(yùn)動的大小，上圖是1/4，1/8，1/16微步電流變化示意圖

微步驅(qū)動電流示意圖

微步運(yùn)動舉例：在圖1中，A線圈通滿電流，圖2中A線圈通最大電流的0.92倍，而B線圈通最大電流的0.38倍，實現(xiàn)22.5°旋轉(zhuǎn)。同理，圖3中，A和B線圈同時通最大電流的0.71倍，可以實現(xiàn)45°旋轉(zhuǎn)。
 

比如，一個200步的步進(jìn)電機(jī)，如果用滿電流驅(qū)動，那么它的步距是1.8°，而如果用一半的電流驅(qū)動，那么它的步距將會是0.9°。

當(dāng)然還可以繼續(xù)細(xì)分，一般地，步進(jìn)電機(jī)一個步距可以細(xì)分256步。

步數(shù)越多，可以獲得越平滑的運(yùn)動，噪聲也越小，不容易失步（丟步），但是代價就是扭矩大大減小。

所謂失步，就是電機(jī)沒有按照命令走相應(yīng)的步數(shù)，關(guān)于失步，后一小結(jié)中，我們專門來了解。

比如，當(dāng)把一步分成16步時，扭矩僅為保持扭矩的10%左右。

微步驅(qū)動保持扭矩和步數(shù)的關(guān)系

設(shè)計時需要留夠余量，比如一般會考慮負(fù)載的加減速，運(yùn)動線的拖拽力，還有步進(jìn)電機(jī)本身的制動扭矩（Detent Torque，由于定子和轉(zhuǎn)子之間的磁力，產(chǎn)生的扭矩，一般是保持扭矩的5%－20%），摩擦扭矩等。

當(dāng)微步扭矩超過負(fù)載扭矩和摩擦扭矩及制動扭矩之和時，連續(xù)的微步才會實現(xiàn)。

有時制動扭矩起正作用，比如當(dāng)電動機(jī)停止時，制動轉(zhuǎn)矩可能是有益的，因為它會抵消運(yùn)動中的轉(zhuǎn)子的動量，因此更高的制動轉(zhuǎn)矩，將有助于電動機(jī)更快地停止。

也就是說，在微步模式下，電機(jī)不一定會動，這就會打亂全局精度。

所以，雖然微步可以實現(xiàn)更高的分辨率，但是并不一定能帶來更好的精度。

你可能要問了，既然不一定能提高精度，那么為什么還要有微步驅(qū)動模式呢？

其實，微步驅(qū)動的主要作用在于減小機(jī)械噪聲，減小共振，減小機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)的磨損，實現(xiàn)更平滑的運(yùn)動。

有研究表明，只有當(dāng)載荷非常輕，微細(xì)步的扭矩足以驅(qū)動負(fù)載時，才可以提高精度。

實際上，把每整步細(xì)分成無限微步，就是兩相永磁交流電機(jī)的運(yùn)行原理，這個今天就不說了，日后我再開一篇日記來寫吧。

現(xiàn)在，一些生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)微步電機(jī)的努力方向，就是以犧牲保持扭矩為代價，減小制動扭矩，使得扭矩和位置關(guān)系更接近Sin曲線，而扭矩電流曲線更趨向線性。

我感覺這里啰嗦得夠多了。

最后，關(guān)于滿步，半步，微步驅(qū)動，這里有一張小結(jié)圖。

看圖，一下就明白了，還猶豫什么，我保存了。
 
滿步，半步，微步驅(qū)動示意圖