步进驱动器中的电流衰减（又称为循环电流）
斩波器驱动器是一种常见的步进驱动器，之所以这么称呼，是因为它可以快速打开和关闭驱动器的输出电压(“斩波”)，以便为电动机提供恒定的电流。斩波器驱动器每个电机相使用一个H桥来驱动电压到电机绕组。H桥底部的检测电阻监视电流。当达到设定的电流水平时，H桥会更改状态以停止向电动机供电。在设定的时间段(称为“关断时间”)后，新的周期开始，H桥再次将电流驱动到绕组。
尽管H桥在关闭时间内不提供电流，但电流仍保持在电机线圈中。当此存储的电流消散或衰减时，它必须有一条流经的路径，否则H桥中的场效应晶体管(FET)将被损坏。一种安全电流路径的一种选择是与FET并联使用续流二极管，但是这增加了体积和成本。取而代之的是，可以以两种方式之一来操纵FET本身，从而为衰减电流提供安全的路径。
H桥是包含四个独立控制的开关元件(FET)的电路，这些开关元件将电流引导到负载(在这种情况下为步进电动机)。
在H桥中，对角开关被打开以允许电流流过。交替使用“ on”开关的侧面会改变电动机的旋转方向。
图片来源：Texas Instruments
接通H桥同一侧的两个FET会导致很高的电流(称为“击穿”)，可能会损坏FET。因此，当H桥的一侧上的FET需要顺序地导通时，使用被称为“先断后通”的方法。
此方法在启用第二个FET之前的一段设定的时间(通常为数百纳秒)内将其禁用，以防止直通。在短暂的“停滞时间”期间，如果两个FET均未启用，则FET上的内部二极管会承载电流。
电流衰减：快或慢
使用FET的两种电流衰减方法分别称为“快速衰减”和“慢衰减”。需要注意的是，在这种情况下，术语“快速”和“慢”是指电流衰减的速度，并且与电动机的停止速度成反比。
在快速衰减的情况下，通过打开相对的FET并反转流过H桥的电流方向，可在绕组上施加负电压。快速衰减使电动机能够快速响应不断变化的阶跃输入，但会导致电动机缓慢停止。快速衰减的缺点是会引起高电流纹波。
尽管快速衰减并不能提供真正的再循环电流(电流流回电源)，但有时将其称为再循环电流的一种。
随着缓慢的衰减，H桥中的两个FET(高侧或低侧两个)均导通。这会使电动机绕组短路，并允许电流再循环并根据电动机的L / R时间常数缓慢衰减。在直流电动机中，慢速衰减方法会导致电动机快速停止，因为它会使电动机的反电动势短路。
循环通过H桥的电流可提供缓慢的衰减(中间)，而提供通过H桥至电源的反向电流则可实现快速衰减(右)。
图片来源：单片电源系统
微步进驱动器找到了一个折衷方案
微步进驱动器以正弦电流驱动电机绕组，通常使用一种称为“混合衰减”的方法。在电流波形的上升部分，缓慢的衰减足以模拟发出微步的电流正弦波，同时提供高效率和低电流纹波。但是，当波形减小时，缓慢的衰减不允许电流迅速减小以维持正弦波形，并且快速衰减会引入不可接受的电流纹波。
快速衰减会产生明显的电流纹波，因此微步进应用使用混合衰减。
图片来源：意法半导体
混合衰减通过在启用快速衰减的情况下开始电流波形的向下部分，然后切换到缓慢衰减来解决此问题。这样可以保持电流的正弦曲线形状，同时最大程度地减小电流纹波。
TAG 步进驱动器
