两相双极步进电机的驱动 其2
在上一篇文章“两相双极步进电机的驱动 其1”中，给出了两相双极步进电机的基本驱动电路示例和驱动波形。此次“两相双极步进电机的驱动 其2”篇，将介绍驱动两相双极步进电机过程中电流再生时的decay：电流衰减。
两相双极步进电机的驱动：什么是decay？
在驱动步进电机时，需要进行decay（电流衰减）控制。
decay是一种在关断对电机的电源供给时使电流衰减的方法，有slow decay（慢速衰减）和fast decay（快速衰减）两种基本方法。
以下是上一篇中给出的步进电机驱动波形中的一部分。输出电压out是pwm信号，因此输出电流是与pwm信号联动on/off的平均电流。由于驱动的是线圈，所以输出电流的波形是锯齿波，而不是pwm电压输出的方波。下图是输出电流的放大波形。
蓝色波形是slow decay时的波形，由于衰减的斜率小，故电流衰减速度慢，pwm关断期间的电流衰减也较慢。因此，在导通时达到设定电流值的时间也缩短了。
红色是fast decay时的波形，由于斜率较大，因此电流衰减速度快，衰减量也很大，也因此在导通时需要花一些时间才能达到设定的电流值，周期比slow decay要慢。
slow decay和fast decay：方法的差异
可以通过切换电机驱动器输出h桥来选择衰减方法。
图中的线圈表示步进电机的线圈a和线圈b的一个线圈。这里省略了不在h桥四个开关的内部电流路径中的开关。
在slow decay（a）中，q1和q4处于导通状态。在（b）和（c）中，q4导通，q2导通和关断。尽管开关的状态不同，但由于再生电流也会经由寄生二极管流向关断的q2的mosfet，因此无论在哪种情况下，电流都以相同的方式流过。再生电流则仅是线圈中蓄积的电流流动。
（d）fast decay的（d）处于导通状态，与slow decay的状态相同。在（e）中，q2和q3导通；在（f）中，所有的mosfet均关断，再生电流流经导通的q2和q3，也会经由寄生二极管流过关断的q2和q3，因此在这两种情况下电流都以相同的方式流过。电流会流向电源，但由于电源电压试图使电流沿相反方向流动，所以电流的衰减加快。
可以根据以哪种状态控制关断来区分使用“slow decay”和“fast decay”。
衰减方法的差异与步进电机驱动的关系
与fast decay相比，slow decay的电流纹波更小，因此噪声更小。另外，由于平均电流增加，所以可以增加产生的转矩。但其缺点是如果脉冲频率变快，波形会失真，电机无法正常旋转。
相反，fast decay在噪声和转矩方面虽然逊色，但对于高速脉冲频率，则比slow decay更具优势。
什么是mix decay（混合衰减）？
衰减方法基本上是slow decay和fast decay，不过还有一种将它们结合起来并充分利用两者优点的方法，即mix decay。
mix decay是以fast decay开始衰减，然后是slow decay。这使得电流衰减比slow decay快，而电流纹波比fast decay小。这不仅可以维持大转矩，同时还支持高速脉冲率。某些驱动器ic可以调整slow和fast的时间比，可优化电流波形。
以下是不同步数slow/mix/fast decay时的波形。从波形可以看出，mix decay已得到优化。
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两相双极步进电机的驱动：什么是decay？
在驱动步进电机时，需要进行decay（电流衰减）控制。
decay是一种在关断对电机的电源供给时使电流衰减的方法，有slow decay（慢速衰减）和fast decay（快速衰减）两种基本方法。
以下是上一篇中给出的步进电机驱动波形中的一部分。输出电压out是pwm信号，因此输出电流是与pwm信号联动on/off的平均电流。由于驱动的是线圈，所以输出电流的波形是锯齿波，而不是pwm电压输出的方波。下图是输出电流的放大波形。
蓝色波形是slow decay时的波形，由于衰减的斜率小，故电流衰减速度慢，pwm关断期间的电流衰减也较慢。因此，在导通时达到设定电流值的时间也缩短了。
红色是fast decay时的波形，由于斜率较大，因此电流衰减速度快，衰减量也很大，也因此在导通时需要花一些时间才能达到设定的电流值，周期比slow decay要慢。
slow decay和fast decay：方法的差异
可以通过切换电机驱动器输出h桥来选择衰减方法。
图中的线圈表示步进电机的线圈a和线圈b的一个线圈。这里省略了不在h桥四个开关的内部电流路径中的开关。
在slow decay（a）中，q1和q4处于导通状态。在（b）和（c）中，q4导通，q2导通和关断。尽管开关的状态不同，但由于再生电流也会经由寄生二极管流向关断的q2的mosfet，因此无论在哪种情况下，电流都以相同的方式流过。再生电流则仅是线圈中蓄积的电流流动。
（d）fast decay的（d）处于导通状态，与slow decay的状态相同。在（e）中，q2和q3导通；在（f）中，所有的mosfet均关断，再生电流流经导通的q2和q3，也会经由寄生二极管流过关断的q2和q3，因此在这两种情况下电流都以相同的方式流过。电流会流向电源，但由于电源电压试图使电流沿相反方向流动，所以电流的衰减加快。
可以根据以哪种状态控制关断来区分使用“slow decay”和“fast decay”。
衰减方法的差异与步进电机驱动的关系
与fast decay相比，slow decay的电流纹波更小，因此噪声更小。另外，由于平均电流增加，所以可以增加产生的转矩。但其缺点是如果脉冲频率变快，波形会失真，电机无法正常旋转。
相反，fast decay在噪声和转矩方面虽然逊色，但对于高速脉冲频率，则比slow decay更具优势。
什么是mix decay（混合衰减）？
衰减方法基本上是slow decay和fast decay，不过还有一种将它们结合起来并充分利用两者优点的方法，即mix decay。
mix decay是以fast decay开始衰减，然后是slow decay。这使得电流衰减比slow decay快，而电流纹波比fast decay小。这不仅可以维持大转矩，同时还支持高速脉冲率。某些驱动器ic可以调整slow和fast的时间比，可优化电流波形。
以下是不同步数slow/mix/fast decay时的波形。从波形可以看出，mix decay已得到优化。
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