單極性 (unipolar) 和雙極性 (bipolar) 是步進(jìn)電機(jī)最常采用的兩種驅(qū)動(dòng)電路。單極性驅(qū)動(dòng)電路使用四顆晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的兩組相位，電機(jī)定子繞線(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖1所示包含兩組帶有中間抽頭的線(xiàn)圈（AC線(xiàn)圈的中間抽頭為O，BD線(xiàn)圈的中間抽頭為M），整個(gè)電機(jī)共有六條線(xiàn)與外界連接。AC端不能同時(shí)通電（BD端同理），否則磁極上的兩個(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通相互抵消，只產(chǎn)生線(xiàn)圈的銅耗。因?yàn)樗鋵?shí)只有兩個(gè)相位（AC繞組為一相，BD繞組為一相），準(zhǔn)確的說(shuō)法應(yīng)是兩相六線(xiàn)式步進(jìn)電機(jī)。

圖1 單極性驅(qū)動(dòng)電路

雙極性步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路則如圖2所示，它使用八顆晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)兩組相位。定子磁極的線(xiàn)圈為單線(xiàn)圈繞組，通過(guò)切換線(xiàn)圈AC和線(xiàn)圈BD的的電流方向來(lái)切換磁極的正反方向。步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展初期由于受到晶體管半導(dǎo)體原件的成本影響，單極性電機(jī)由于其控制電路使用的晶體管數(shù)量少而得到一定范圍的應(yīng)用，但是隨著上世紀(jì)五六十年代半導(dǎo)體材料的高速發(fā)展，晶體管成本大大降低，雙極性電機(jī)憑借著性能上的優(yōu)勢(shì)使其使用量急劇增加。

圖2 雙極性驅(qū)動(dòng)電路

圖3所示的是單極性與雙極性?xún)煞N繞線(xiàn)方式，導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)徑相同時(shí)，單極方式的線(xiàn)圈繞組匝數(shù)為N，電阻為R，雙極方式的線(xiàn)圈繞組匝數(shù)為2N，線(xiàn)圈電阻則為2R。

圖3 單極性與雙極性繞組

下表所示恒壓驅(qū)動(dòng)電路在低速時(shí)，單極與雙極驅(qū)動(dòng)工作效率的對(duì)比。電流與線(xiàn)圈匝數(shù)的乘積稱(chēng)為安匝數(shù)，與轉(zhuǎn)矩成正比,如果兩者轉(zhuǎn)速相同，輸出功率與安匝數(shù)有比例關(guān)系。同樣，雙極性電流為V/2R，匝數(shù)也為2N，乘積的結(jié)果與單極性同為VN/R。輸入恒壓驅(qū)動(dòng)的情形，單極性與雙極性比較，如下表所示，電流只有單極性的二分之一，低速時(shí)的效率為單極性的2倍。

所以小型化或低速應(yīng)用時(shí)，有大轉(zhuǎn)矩需求，應(yīng)使用雙極性電機(jī)及驅(qū)動(dòng)。高速應(yīng)用的情況下，因?yàn)殡p極性電機(jī)匝數(shù)多，電感變大，反電勢(shì)增大，使高速時(shí)電流減少，從而降低轉(zhuǎn)矩，所以需要注意與單極性的轉(zhuǎn)矩比較。

圖4為單極性步進(jìn)電機(jī)與雙極性步進(jìn)電機(jī)的特性曲線(xiàn)，均采用同一恒流驅(qū)動(dòng)方式。一般低速大轉(zhuǎn)矩的負(fù)載應(yīng)用使用雙極性驅(qū)動(dòng)，而高速驅(qū)動(dòng)應(yīng)用以單極性驅(qū)動(dòng)較為合適。

圖4 單極驅(qū)動(dòng)與雙極驅(qū)動(dòng)的矩頻曲線(xiàn)對(duì)比

上海優(yōu)愛(ài)寶公司自主開(kāi)發(fā)的UIM系列步進(jìn)電機(jī)微型驅(qū)動(dòng)控制器，采用雙極驅(qū)動(dòng)，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。