兩相雙極步進電機的驅(qū)動：什么是Decay？

在驅(qū)動步進電機時，需要進行Decay（電流衰減）控制。

Decay是一種在關(guān)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(qū)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(lián)動ON/OFF的平均電流。由于驅(qū)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，由于衰減的斜率小，故電流衰減速度慢，PWM關(guān)斷期間的電流衰減也較慢。因此，在導(dǎo)通時達到設(shè)定電流值的時間也縮短了。

紅色是Fast Decay時的波形，由于斜率較大，因此電流衰減速度快，衰減量也很大，也因此在導(dǎo)通時需要花一些時間才能達到設(shè)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(qū)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。這里省略了不在H橋四個開關(guān)的內(nèi)部電流路徑中的開關(guān)。

在Slow Decay（a）中，Q1和Q4處于導(dǎo)通狀態(tài)。在（b）和（c）中，Q4導(dǎo)通，Q2導(dǎo)通和關(guān)斷。盡管開關(guān)的狀態(tài)不同，但由于再生電流也會經(jīng)由寄生二極管流向關(guān)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）處于導(dǎo)通狀態(tài)，與Slow Decay的狀態(tài)相同。在（e）中，Q2和Q3導(dǎo)通；在（f）中，所有的MOSFET均關(guān)斷，再生電流流經(jīng)導(dǎo)通的Q2和Q3，也會經(jīng)由寄生二極管流過關(guān)斷的Q2和Q3，因此在這兩種情況下電流都以相同的方式流過。電流會流向電源，但由于電源電壓試圖使電流沿相反方向流動，所以電流的衰減加快。
可以根據(jù)以哪種狀態(tài)控制關(guān)斷來區(qū)分使用“Slow Decay”和“Fast Decay”。

衰減方法的差異與步進電機驅(qū)動的關(guān)系

與Fast Decay相比，Slow Decay的電流紋波更小，因此噪聲更小。另外，由于平均電流增加，所以可以增加產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。但其缺點是如果脈沖頻率變快，波形會失真，電機無法正常旋轉(zhuǎn)。

相反，F(xiàn)ast Decay在噪聲和轉(zhuǎn)矩方面雖然遜色，但對于高速脈沖頻率，則比Slow Decay更具優(yōu)勢。

什么是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(jié)合起來并充分利用兩者優(yōu)點的方法，即Mix Decay。

Mix Decay是以Fast Decay開始衰減，然后是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(zhuǎn)矩，同時還支持高速脈沖率。某些驅(qū)動器IC可以調(diào)整Slow和Fast的時間比，可優(yōu)化電流波形。

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

審核編輯：郭婷