Trinamic步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)之?dāng)夭ㄆ髂Ｊ?/a>

用以斬波器操作的典型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是雙極2相步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 。 雙極表示電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可以貼近兩個(gè)線圈中每一個(gè)線圈的兩側(cè) ，而且電機(jī)有著4根線 。為了更好地控制電流 ，每一相都連接 到一個(gè) MOSFET 半橋，該半橋可以將任一端轉(zhuǎn)換到電源電壓或接地 。以某些方式切換 MOSFET代表您可以通過(guò)下述模式控制步進(jìn)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的電流 ：迅速衰減 ，電流從地面流入電源電壓；遲緩衰減 ，電流在這里循環(huán)往復(fù) ；ON相，電流從電源電壓流到地。通過(guò)斬波器控制通過(guò)兩個(gè)電機(jī)線圈的電流 。 對(duì)于每個(gè)斬波器周期 ，起初都是會(huì)在繞組上增加很高的電壓 。 這造成繞組中的電流迅速升高 。 控制器一般通過(guò)測(cè)量與每一個(gè)繞組串聯(lián)的小檢測(cè)電阻兩側(cè)的電壓來(lái)監(jiān)控每一個(gè)繞組中的電流 。當(dāng)電流超出規(guī)范的限定時(shí)，電壓將關(guān)上或斬波。當(dāng)電流下降到規(guī)范的限定范圍時(shí)，電壓重新開(kāi)啟 。這樣的方式可以保持相對(duì)恒定的當(dāng)前特定階躍位置 ，因?yàn)楝F(xiàn)代微步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器達(dá)到了該控制回路 ，所以解決了額外的控制器交互。

二．恒定T_off斬波器介紹

雖然在很多運(yùn)用中仍常運(yùn)用 ，但恒定的T_off PWM斬波器會(huì)造成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)振動(dòng)并產(chǎn)生典型的電流聲或chi聲步進(jìn)電動(dòng)機(jī)噪音 。這是由迅速衰減和遲緩衰減相位之間的固定關(guān)系造成的。由于這樣的固定關(guān)系 ，達(dá)到了特定的目標(biāo)電流 ，但平均電流低于所需要的目標(biāo) 。運(yùn)用示波器查詢電流時(shí)，您會(huì)在零交叉處看見(jiàn)一個(gè)平坦的平臺(tái)?，在該平面上電機(jī)沒(méi)有轉(zhuǎn)矩?，這會(huì)導(dǎo)致晃動(dòng)和振動(dòng)?。

三.SpreadCycle?（高精度斬波算法）PWM斬波器介紹

通過(guò)加入滯后功能?，SpreadCycle解決了恒定的TOFF斬波器給您的機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生的問(wèn)題?。?它會(huì)自動(dòng)在慢衰減和快衰減之間運(yùn)用擬合關(guān)系?，以建立該周期的最佳迅速衰減?。磁滯功能起著降落傘的作用?，它使電流遲緩下降?，所以并不會(huì)下降得太快，進(jìn)而造成平均電流與目標(biāo)電流相匹配?。除了產(chǎn)生近乎極致的電流正弦波外，逐周期斬波器模式SpreadCycle還可以減小電流紋波和轉(zhuǎn)矩紋波。即便在高轉(zhuǎn)速下，經(jīng)典的恒定TOFF斬波器模式也呈現(xiàn)出電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)造成的過(guò)度變形?，SpreadCycle依然十分的有效?。電機(jī)控制技術(shù)能夠測(cè)量每個(gè)斬波周期的電流?，并自動(dòng)調(diào)整磁滯功能?，以優(yōu)化快速衰減階段。

四．StealthChop?斬波器介紹

通過(guò)消除異步線圈斬波器操作引起的噪聲、脈寬調(diào)制抖動(dòng)和傳感電阻上的幾毫伏調(diào)節(jié)噪聲，潛行斬波使步進(jìn)電機(jī)完全靜音。為了理解潛動(dòng)斬波如何使電機(jī)靜音，重要的是要知道電流調(diào)節(jié)斬波始終響應(yīng)每個(gè)周期的線圈電流測(cè)量。這導(dǎo)致噪音和兩個(gè)電機(jī)線圈之間的電磁耦合。耦合導(dǎo)致產(chǎn)生的電機(jī)電流略有變化，從而影響電流斬波器。使步進(jìn)電機(jī)靜音的解決方案是一種叫做潛行斬波的調(diào)壓斬波器。它根據(jù)脈寬調(diào)制占空比調(diào)制電流，從而將恒定脈寬調(diào)制頻率引起的電流紋波降至最低。通過(guò)消除斬波器頻率或頻率抖動(dòng)的變化，僅保留命令的變化。在50%的脈寬調(diào)制占空比下，電流幾乎為零。通過(guò)調(diào)整PWM占空比來(lái)控制電流，移頻斬波可以產(chǎn)生完美的正弦波，零電流電平直接穿越。此外，最小化電流紋波還可以最小化定子中的渦流，從而降低功率損耗并提高效率。因此，步進(jìn)電機(jī)在靜止和低速至中速時(shí)保持安靜運(yùn)行。與其它電壓模式斬波器有所不同，StealthChop2無(wú)需配置。反之，它會(huì)在通電后的首個(gè)運(yùn)作期內(nèi)自動(dòng)學(xué)習(xí)最佳設(shè)置，并在后期運(yùn)作中更進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)置。起始?xì)w位序列足夠達(dá)成此學(xué)習(xí)過(guò)程。StealthChop和StealthChop2應(yīng)用都達(dá)到了比傳統(tǒng)式電流控制低10dB的噪聲水準(zhǔn)。其效果是，對(duì)于3D打印，臺(tái)式機(jī)生產(chǎn)制造，會(huì)議攝像機(jī)和個(gè)人醫(yī)療器械等聽(tīng)不到的噪聲很難接納的場(chǎng)合，會(huì)產(chǎn)生低聲的運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)使用情況，將SpreadCycle和StealthChop結(jié)合使用在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)可能是最佳解決方案。