兩相雙極步進電機的驅動：什么是Decay？

在驅動步進電機時，需要進行Decay（電流衰減）控制。

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。由于驅動的是線圈，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，由于衰減的斜率小，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。這里省略了不在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處于導通狀態。在（b）和（c）中，Q4導通，Q2導通和關斷。盡管開關的狀態不同，但由于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）處于導通狀態，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。
可以根據以哪種狀態控制關斷來區分使用“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，所以可以增加產生的轉矩。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。

相反，Fast Decay在噪聲和轉矩方面雖然遜色，但對于高速脈沖頻率，則比Slow Decay更具優勢。

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合起來并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矩，同時還支持高速脈沖率。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。

審核編輯：郭婷