步进电机驱动电压与电机特性的关系

    步进电机作为多旋(一般为60对极)同步电机，电机定子的旋光度在电机定子电流每次变化多次时，可推动电机转子以1.9度的步距角旋转，因此可用作电脉冲数据信号变为角位移或线性偏差的电动执行机构。事实上，步进电机运行的关键取决于通过电机定子的电流大小，以形成驱动电机转子运行的力矩。电机机电流的运行是由步进电机控制器来完成的，电机控制器将控制面板发来的差分信号转换成电机的角位移，所以步进驱动器可以作为功率放大器使用，其关键的日常任务是根据PWM解调出电机运行所需的所有电流。
    步进驱动器运行的步进电机电流被电机定子电阻、电感和步进运行全过程中形成的反电动势损坏。步进电机的电感和电流都很小，但电机转子在电机定子中形成的反电动势对电流的危害更大。因此，分析反电动势对电机转矩的危害是很重要的。电机匀速运行时形成的基波电动势为正弦，关系如下:E=pφmω，sin(θT)其中p为步进电机的更大值，p = 60φm为电机反电动势的磁感应常数，与电机转子常见的原材料有关，ωT为电机转子的角速度，θT为电机转子的位置。步进电机比普通同步电机或者通讯电机大很多，所以同样的速比会形成两倍的反电动势。另外，电机转子越大，反电动势常数越大，产生的反电动势会以一个尾波增加。
    步进驱动器的日常任务是根据负载解调出电机定子所有必需的电流。实际上要考虑以下物理方程:U=IR+L dI/dt+E，工作电压U需要根据PWM进行解调。在周期时间为T的PWM中，需要计算通断时间ton来提升U=ton/t Ubus(0≤ton≤T)。因为电机的电阻R和电感L比较小，所以反电动势是损坏步进驱动器的关键因素。根据实验可以知道，一般87步进电机在400转左右旋转时形成的反电动势在47V以上，67电机在350转左右旋转时形成的反电动势在47V左右。当电机的反电动势超过给定的母线电压时，控制器PWM将其解调为“饱和状态”的情况，因此无法向电机展现动能，反过来又消化吸收动能，所以电机的转矩会慢慢衰减。速度越来越快，失步很简单。
    因此，步进驱动器工作电压的选择与被驱动电机的型号规格有关。步进驱动器的工作电压越高，PWM解调的范围越大，可以补偿电机高速运行形成的反电动势，更有利于电机的高速运行。需要安装高转矩的步进电机控制器，才能充分发挥其高速特性。比如87步进电机在28V规格下的高速特性会不如67电机。根本原因是87电机很简单在高速规范下形成比较高的反电动势，促使步进驱动器的PWM解调快速进入饱和状态，电流大幅衰减，形成快速的转矩衰减系数。在高压规范下，会出现87电机的扭矩，形成大于67的扭矩。这是步进驱动器和步进选择中应注意的一个关键问题。