上一回我們簡單聊了步進馬達里面的結構，以及它為什么可以用小角度一步一步轉動的原理，另外也介紹了兩相式步進馬達常見的兩種接線方式。

這一回我們要來看看如何在線圈上產生讓馬達轉所需要的波形。

接線方式

我們以最常見的雙極雙相步進馬達為例。上次提過，這種步進馬達有四線式和六線式兩種出線方式：

這種結構的步進馬達里面有兩大組線圈，可以稱之為 A 線圈和 B 線圈。它的驅動方式是：

1.A 相正向激磁

2.B 相正向激磁

3.A 相反向激磁

4.B 相反向激磁

因為兩組線圈都要可以正向和反向激磁，因此稱之為「雙極」（bipolar）步進馬達。

至于要讓線圈的磁場方向反過來，有兩種不同的方式，最簡單的當然就是讓流過線圈的電流方向反過來。如果電流從 A 接腳流向 A’接腳時是正向激磁，那么電流從 A’流向 A 時就是反向激磁。

但要能轉換電流方向的電路比較復雜，因此就有另一種變形的設計：六線式的步進馬達。六線式的馬達一樣有 A 和 B 兩組線圈，但它們的線圈有個「中間抽頭」，就是在線圈中間位置的一個接點，如果電流從 A 流向中間抽頭時是正向激磁，那么電流從 A’流向中間抽頭時就是反向激磁。

我們把六線式馬達的兩根 COM 都接地，再輪流驅動 A、B、A’、B’，馬達就會朝一個方向旋轉，這時的驅動波形是這樣的：

要產生并驅動這樣的波形，只需要四顆晶體管。電路大概是這樣：

我們可以用 LA、LB、LA‘、LB’四個小訊號去控制 MOSFET 的導通，來產生 A、B、A’、B’四個驅動馬達所需要的訊號。

注意這里使用的 MOSFET 是 P-channel 的 MOSFET，因為當我們這樣驅動時，負載是在 MOSFET 開關的后面，用馬達驅動的術語來說，這是個「high-side driver」，當它導通時電流是先流過晶體管再到負載，而因為 MOSFET 導通時的電阻很小，晶體管本人上的電壓差也就很小，所有的 VCC 電壓幾乎都由馬達線圈承受，但由于 MOSFET 有一端接在電源上，因此不管是 source 還是 drain 的電壓都會很接近電源電壓；如果用 N-channel 的 MOSFET 來驅動的話，我們就會需要比電源電壓更高的 gate 電壓，才能驅使 N-channe MOSFET 導通。

因此在馬達驅動電路的設計上，high-side driver 多半都使用 P-channel MOSFET，而反過來說，接在負載后面的 low-side driver 則多半使用 N-channel MOSFET。

如果是四線式的步進馬達，要用什么樣的電路，才能讓電流的方向反轉呢？這時后就會用到「H 電橋」了。H 電橋是用來做雙向驅動最常用的電路，它長這樣：

這個電路需要四顆晶體管，而且一次需要開兩顆。

當我們將 Q1、Q4 打開讓它們導通時，電流會由負載的左方流向右方，而如果將 Q2、Q3 打開的話，電流就會由負載的右方流向左方。

雖然這個電路可以讓電流的方向反轉，但它需要用到四顆晶體管來驅動一組負載。在四線式的步進馬達上有兩組線圈要驅動，因此總共會用到八顆晶體管，所需要的晶體管數量是六線式的兩倍，因此四線式的步進馬達雖然繞組設計比較簡單，但驅動電路的復雜度卻比較高。

小結

這一回我們介紹了雙極四線式和六線式步進馬達的接線方式，以及驅動它們所需要的程序與訊號，也介紹了驅動電路的結構，以及改變電流方向的方法，但由于驅動四線式步進馬達的一組線圈就需要用到四顆晶體管，兩組線圈要用八顆，這樣的電路用離散組件來拼其實蠻麻煩的，因此市面上有很多單顆 IC 就可以搞定步進馬達驅動的產品，除了放大電流的驅動電路外，這些 IC 里面還有邏輯電路，可以用來簡化驅動步進馬達所需要的訊號。

下一回，我們會繼續聊聊這些專門用來控制、驅動步進馬達的 IC。

審核編輯：湯梓紅