兩相雙極步進電機的驅動：什麼是Decay？

 

在驅動步進電機時，需要進行Decay（電流衰減）控製。

 

Decay是一種在關斷對電機的電源供給時使電流衰減的方法，有Slow Decay（慢速衰減）和Fast Decay（快速衰減）兩種基本方法。

 

以下是上一篇中給出的步進電機驅動波形中的一部分。輸出電壓OUT是PWM信號，因此輸出電流是與PWM信號聯動ON/OFF的平均電流。由於驅動的是線圈


，所以輸出電流的波形是鋸齒波，而不是PWM電壓輸出的方波。下圖是輸出電流的放大波形。

 

 

藍色波形是Slow Decay時的波形，由於衰減的斜率小，故電流衰減速度慢
，PWM關斷期間的電流衰減也較慢。因此
，在導通時達到設定電流值的時間也縮短了。

 

紅色是Fast Decay時的波形，由於斜率較大，因此電流衰減速度快，衰減量也很大
，也因此在導通時需要花一些時間才能達到設定的電流值，周期比Slow Decay要慢。

 

Slow Decay和Fast Decay：方法的差異

 

可以通過切換電機驅動器輸出H橋來選擇衰減方法。

 

 

圖中的線圈表示步進電機的線圈A和線圈B的一個線圈。這裏省略了不在H橋四個開關的內部電流路徑中的開關。

 

在Slow Decay（a）中，Q1和Q4處於導通狀態。在（b）和（c）中，Q4導通，Q2導通和關斷。盡管開關的狀態不同
，但由於再生電流也會經由寄生二極管流向關斷的Q2的MOSFET，因此無論在哪種情況下，電流都以相同的方式流過。再生電流則僅是線圈中蓄積的電流流動。

 

（D）Fast Decay的（d）處於導通狀態，與Slow Decay的狀態相同。在（e）中，Q2和Q3導通；在（f）中，所有的MOSFET均關斷，再生電流流經導通的Q2和Q3，也會經由寄生二極管流過關斷的Q2和Q3，因yin此ci在zai這zhe兩liang種zhong情qing況kuang下xia電dian流liu都dou以yi相xiang同tong的de方fang式shi流liu過guo。電dian流liu會hui流liu向xiang電dian源yuan，但dan由you於yu電dian源yuan電dian壓ya試shi圖tu使shi電dian流liu沿yan相xiang反fan方fang向xiang流liu動dong，所suo以yi電dian流liu的de衰shuai減jian加jia快kuai。

可以根據以哪種狀態控製關斷來區分使用“Slow Decay”和“Fast Decay”。

 

衰減方法的差異與步進電機驅動的關係

 

與Fast Decay相比
，Slow Decay的(de)電(dian)流(liu)紋(wen)波(bo)更(geng)小(xiao)
，因(yin)此(ci)噪(zao)聲(sheng)更(geng)小(xiao)。另(ling)外(wai)
，由(you)於(yu)平(ping)均(jun)電(dian)流(liu)增(zeng)加(jia)，所(suo)以(yi)可(ke)以(yi)增(zeng)加(jia)產(chan)生(sheng)的(de)轉(zhuan)矩(ju)。但(dan)其(qi)缺(que)點(dian)是(shi)如(ru)果(guo)脈(mai)衝(chong)頻(pin)率(lv)變(bian)快(kuai)，波(bo)形(xing)會(hui)失(shi)真(zhen)
，電(dian)機(ji)無(wu)法(fa)正(zheng)常(chang)旋(xuan)轉(zhuan)。

 

相反，Fast Decay在噪聲和轉矩方麵雖然遜色，但對於高速脈衝頻率，則比Slow Decay更具優勢。

 

什麼是Mix Decay（混合衰減）？

 

衰減方法基本上是Slow Decay和Fast Decay，不過還有一種將它們結合起來並充分利用兩者優點的方法，即Mix Decay。

 

Mix Decay是以Fast Decay開始衰減，然後是Slow Decay。這使得電流衰減比Slow Decay快，而電流紋波比Fast Decay小。這不僅可以維持大轉矩，同時還支持高速脈衝率。某些驅動器IC可以調整Slow和Fast的時間比，可優化電流波形。

 

 

以下是不同步數Slow/Mix/Fast Decay時的波形。從波形可以看出，Mix Decay已得到優化。

 

 

關鍵要點:

 

・在兩相雙極步進電機的驅動中
，與Fast Decay相比，Slow Decay的電流紋波更小，因此噪聲更小，平均電流更大
，故可以獲得更大的轉矩。但是，在高脈衝頻率情況下表現不佳。

・在兩相雙極步進電機的驅動中，與Slow Decay相反
，Fast Decay在噪聲和轉矩方麵雖然表現遜色
，但在高脈衝頻率方麵則更具優勢。

・在兩相雙極步進電機的驅動中，Mix Decay可以結合Slow Decay和Fast Decay的優點來優化波形。

 

 

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