步进电机尺寸参数表（步进电机尺寸规格）

步进电机是开环控制电机，可将电脉冲信号转换为角位移或线性位移。它们已经渗透到计算机、通信设备、办公自动化、工业自动化、银行设备等多个经济领域，并且还在不断深入。相关数据显示，2018年至2023年，我国步进电机制造业市场规模将保持年均5.1%左右的增速。乐观估计，到2023年，行业市场规模有望突破180亿元。

然而，随着物联网和人工智能技术的发展，便携式智能产品对步进电机在封装尺寸、功耗、控制精度、噪声、驱动响应速度等方面的要求越来越高。 256细分、80nA睡眠功耗、12V/2A驱动能力、TQFN-33-16L/MSOP-10甚至更小的封装等都成为衡量产品性能的指标参数。同时，还必须针对短路（输出之间以及输出与地和电源之间）、过热、过流等建立完善的安全保护机制，这对步进电机驱动设计工程师提出了相当大的挑战。

最多256 个细分

众所周知，在非过载条件下，步进电机的速度和停止位置仅取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。当步进驱动器接收到脉冲信号时，驱动步进电机按设定的方向旋转固定的角度，称为“步距角”。它以固定角度逐步旋转。我们可以通过控制脉冲数量来控制角位移，从而实现精确定位；我们还可以通过控制脉冲频率来控制电机旋转的速度和加速度，从而实现调速。

国内外分段驱动技术的研究十分活跃。目前高性能细分驱动电路可细分为数千甚至任意细分。经过复杂的计算，可以使细分后的步距角统一，从而大大提高了步进电机的脉冲。分辨率，减少或消除振动、噪声和扭矩波动，使步进电机更具“伺服”特性。

SGM42622是胜邦微电子一款非常有代表性的步进电机驱动器。采用真256细分和小型TQFN-33-16L绿色封装，集成逻辑控制和低RDS(ON)功率级电路，可实现关断时间可调和细分精度高达1/256的PWM电流控制。

图1 SGM42622采用256细分

功耗与尺寸的巧妙结合

为了使器件适用于不同的应用场景，提前预留引脚供客户配置功能是业界的通行做法。以28引脚传统步进电机驱动芯片为例，芯片本体封装面积约为9.74.4mm2，加上约20个具有各种功能的外围分立器件，PCB板面积约为3040mm2。假设设备本身的睡眠功耗为10A，算上外围设备的功耗，总功耗将超过5mA。尽管各芯片制造商已尽力，例如采用更小间距封装或QFN封装，但所需的分立电阻和电容并没有减少，功耗降低效果仍然有限。

例如，使用MCU运行GPIO来模拟I2C功能。一般I/O控制芯片在开机后1ms内，利用设备待机时间，首先将各种参数写入寄存器，并读出来检查写入是否正确。之后，MCU切换回通用I/O来控制芯片退出待机模式并正常运行，从而降低MCU的开销和功耗。

SGM42622功能强大。客户可以在芯片待机期间对器件的开关频率、细分精度、衰减模式、扭矩等参数进行编程。这就是SGM42622能够如此紧凑的秘密。

图2 SGM42622兼具“小身材”和“大智慧”

静谧流畅之美

一般来说，步进电机的电流过零失真会导致步进不均匀、不平滑，甚至可能出现失步或可闻噪音。造成这种现象的主要原因是消隐时间(tBLANK) 的长度和PWM 的总关闭时间(tOFF)。也就是说，电流较小时，消隐时间需要的时间较短，因此采用自适应消隐时间比较合适；如果关断时间太长，电流很小时电流就会衰减到零。导致每一步的平均电流明显小于目标值。

在SGM42622中，客户可以通过连接在TOFF引脚和地之间的外部电阻灵活设置关断时间（慢速衰减+快速衰减）。但为了增加调节电路的稳定性，必须在调节电阻上并联一个小的RC串联。

图3 用户可以灵活设置SGM42622的总关断时间（tOFF）

资料显示，该产品可以驱动10V@1.8A（峰值）的输出，可以驱动57尺寸的电机。驱动能力非常强大，非常适合1.8V至12V直流总线、心电图打印机、3D扫描仪和家用紧固件。半球、手机、平板电脑、电视、相机伸缩机构和其他细分市场。

图4 驱动电机实际电流波形@3.3V

结论

SGM42622只是胜邦微电子电机驱动器产品家族的一员。未来，步进电机可以体积更小、性能更好、性价比更高，并逐步高度集成化、智能化，实现高精度控制。

编辑：hfy