Brian Kostecka 和 Michael Jackson

本博客討論了步進電機噪聲的兩個主要因素 - 振動和電流紋波 - 以及克服它們的傳統方法。然后，本文考慮了ADI公司的Trinamic團隊所做的其他改進，以實現有效監控攝像頭運行所需的更平滑、更安靜的步進電機性能。

克服問題1 - 振動

根據設計，步進電機通過固定數量的機械步進 - 通常每轉200個完整步 - 對應于每步1.8度。傳統上，它們使用“全步進”控制，其中定子相線圈通電以產生磁場，將轉子推向下一個完整步進。然而，當在步驟之間轉換時，轉子不受任何形式的控制，這會導致抖動轉移到電機外殼中，從而導致機械振動，產生可聞噪聲。

微步 - 全步之間的一種受控運動形式 - 是解決振動引起的噪聲 問題的 第一階段。 這涉及讓電機驅動器產生精確的控制電流，以將轉子移動到每個完整步驟之間的n個中間位置。最常見的方法是 每整步使用 16 微步，即 1/16 微步。 雖然這減少了振動，但并不能 完全消除振動。 為了進一步改進這一點，ADI公司的Trinamic團隊開發了一種分辨率更高的 電機驅動器，具有1/256微秒的TEPS。這導致整個步驟之間的移動異常 平穩，大大降低了振動水平，從而降低了產生的噪音水平 。 圖 2 顯示了提高分辨率的增量優勢。在i個全步控制下，驅動電流 變化迅速， 導致目標值附近的振蕩離子。 隨著 微步s數量的 增加，振蕩開始減少，電流波形更接近所需的 理想正弦形狀為了順利移動。

圖 2：比較不同步進分辨率的電機電流

克服問題2 – 電流紋波

基于微步進的優勢，第二階段努力使電機控制電流盡可能正弦。傳統的電流模式方法允許電機驅動器監視和調整電流，并改變MOSFET開關頻率。不幸的是，不斷改變開關是必要的，因為步進電機幾乎總是產生幾毫伏的測量噪聲，但這會產生產生可聽噪聲的不良副作用。

ADI公司的Trinamic團隊通過開發一種稱為StealthChop的電壓（而不是電流）控制方法解決了這個問題，該方法執行控制電壓的脈寬調制（PWM）。使用固定頻率可防止因改變開關頻率而引起的可聞噪聲。圖3比較了使用電流控制與隱形斬波的電機線圈電壓。使用StealthChop，電機控制電壓中沒有可見的頻率抖動。

圖 3：比較用于 StealthChop 的電機線圈電壓（左）與使用電流模式方法（右）

此外，除了減少可聽見的噪音外，StealthChop 還產生具有更平滑輪廓的正弦波，從而提供了進一步減少振動的額外優勢。對于有效的 PTZ 監控攝像機，使用 1/256 微步的 StealthChop 是實現低噪音和低振動的最佳方法。

審核編輯：郭婷