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title: 步進馬達的原理與驅動—PART2
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updated: "2025-04-01"
category: 步進馬達
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# 步進馬達的原理與驅動—PART2

**作者：Bird**

上一回文章[【Maker電子學】步進馬達的原理與驅動—PART1](https://makerpro.cc/2023/11/principles-and-drive-of-stepper-motor-part1/)，我們簡單聊了步進馬達裡面的結構，以及它爲什麼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爲例。上次提過，這種步進馬達有四線式和六線式兩種出線方式：

 ![](https://makerpro.cc/wp-content/uploads/2023/11/1-3.png)

（圖片來源：Bird 提供 ）

這種結構的步進馬達裡面有兩大組線圈，可以稱之爲 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

因爲兩組線圈都要可以正向和反向激磁，因此稱之爲「雙極」（bipolar）步進馬達。

至於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，那麼電流從 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複雜，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，那麼電流從 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：

 ![](https://makerpro.cc/wp-content/uploads/2023/11/2-4.png)

（圖片來源：Bird 提供 ）

要產生並驅動這樣的波形，只需要四顆電晶體。電路大概是這樣：

 ![](https://makerpro.cc/wp-content/uploads/2023/11/3-3.png)

（圖片來源：Bird 提供 ）

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。

注意這裡使用的 MOSFET 是 P-channel 的 MOSFET，因爲當我們這樣驅動時，負載是在 MOSFET 開關的後面，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電晶體再到負載，而因爲 MOSFET 導通時的電阻很小，電晶體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，但由於 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，接在負載後面的 low-side driver 則多半使用 N-channel MOSFET。

如果是四線式的步進馬達，要用什麼樣的電路，才能讓電流的方向反轉呢？這時後就會用到「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：

 ![](https://makerpro.cc/wp-content/uploads/2023/11/4-3.png)

（圖片來源：Bird 提供 ）

這個電路需要四顆電晶體，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，但它需要用到四顆電晶體來驅動一組負載。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電晶體，所需要的電晶體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，但驅動電路的複雜度卻比較高。

### **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，但由於驅動四線式步進馬達的一組線圈就需要用到四顆電晶體，兩組線圈要用八顆，這樣的電路用離散元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 裡面還有邏輯電路，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。

（責任編輯：賴佩萱）