衰减控制

本节介绍使用恒流驱动 IC 时需要熟悉的规范之一“衰减控制”。

1、步进电机线圈电流的恒流控制和衰减(Decay)

电机线圈具有抑制流动电流变化的特性。
步进电机的绕组也是由线圈构成的,因此额定电流驱动器利用了这一特性。

2、恒流控制方式

大多数情况下,恒流驱动器 IC 的恒流控制操作如下:
(1) 从电源向线圈施加电压
(2) 当线圈电流增加并达到电流设定值时,停止从电源施加电压。
(3) 线圈中储存的能量是通过使电流通过可通过的路径换向而消耗的。此时,流过线圈的电流因为能量被消耗而衰减。
(4)定期重复上述(1)、(2)、(3)阶段,进行恒流流过的恒流控制。

3. 什么是“衰减控制”?

在上面的 (3) 中,我们说“线圈中存储的能量是通过使电流通过可以通过的路径换向而消耗的。通过控制这条路径,您可以改变电流衰减的方式。

快速衰减

存储在线圈中的能量像电池一样保持电动势,通过接通流向电源的路径上的 FET [图中红色圆圈],通过电源进行换向(再生)。
此时电源阻抗低,衰减快。这被称为“快速衰减”。
请注意,当电流流过寄生二极管时,正向电压会丢失,因此应在不使用二极管的情况下打开 FET。

缓慢衰减

然后,线圈可以通过打开 FET [图中绿色圆圈] 来消耗能量,该路径在不通过电源的情况下换向线圈本身。 (在某些情况下,上面的两个 FET 会导通。)
这时候线圈的阻抗比电源的阻抗要高,所以衰减比较慢。这被称为“缓慢衰减”。

4. 什么时候使用“衰减控制”?

通常,由线圈本身消耗能量的慢速衰减由于电流纹波较小而更有效。但是,无法消耗的反电动势可能会因所用电机的容量、负载、速度和驱动方式(微步)而产生。这可能会导致意外和无功电流。

如果在这种情况下使用 Fast Decay,电源会吸收反电动势,从而可以防止无功电流流动。
这样,进行衰减控制可能会接近理想的控制电流。

使用 Decay 控件看起来有些困难,因为需要检查当前波形以确定是否需要 Decay 控件。但是,有一些IC可以自动执行Decay控制,它们已成为微调设备响应的有效功能。