1 簡介

步進(jìn)電機(jī)廣泛用于打印機(jī)、投影儀、紡織機(jī)、舞臺照明、工業(yè)自動化、電子銷售終端、汽車前照燈和抬頭顯示等應(yīng)用中。步進(jìn)電機(jī)以離散步進(jìn)方式運(yùn)動，此方式由旋轉(zhuǎn)過程中的步進(jìn)角定義。一個步進(jìn)電機(jī)具有兩個電流繞組，每個繞組可通過 H 橋進(jìn)行控制。如圖 1-1 所示，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器將近似正弦波（藍(lán)色）的電流波形施加到一個線圈中，將近似余弦波（紅色）的電流波形施加到另一個線圈中。電流波形的一個象限 (90°) 對應(yīng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個步進(jìn)角，這在當(dāng)今使用的大多數(shù)混合式步進(jìn)電機(jī)中為 1.8°。

大多數(shù)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器通過以某個頻率（稱為 PWM 頻率）對驅(qū)動輸出進(jìn)行斬波來限制電流。在 PWM 電流斬波期間，將啟用 H 橋以驅(qū)動電流流過電機(jī)繞組，直至達(dá)到 PWM 電流斬波閾值。圖 1-2 的項目 1 展示了這種情況。

一旦達(dá)到斬波電流閾值后，H 橋可在兩種不同的狀態(tài)下運(yùn)行：快速衰減或慢速衰減。在快速衰減模式下，一旦達(dá)到 PWM 斬波電流電平，H 橋便會進(jìn)行狀態(tài)逆轉(zhuǎn)，使繞組電流反向流動。此時對側(cè)的 FET 開啟；當(dāng)繞組電流接近零時，禁用該電橋，以防止出現(xiàn)反向流動的電流。圖 1-2 的項目 2 展示了快速衰減模式。在慢速衰減模式下，通過啟用該電橋的兩個低側(cè) FET 來實(shí)現(xiàn)繞組電流的再循環(huán)。圖 1-2 的項目 3 展示了這種情況。大多數(shù)的傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器都采用固定百分比混合衰減方案，其中衰減模式在固定百分比的關(guān)斷時間內(nèi)為快速衰減，在剩余關(guān)斷時間內(nèi)為慢速衰減。

在傳統(tǒng)的慢速、快速和混合衰減模式下，步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行時可能會發(fā)出嗡嗡聲和嗚嗚聲。在大多數(shù)應(yīng)用中，可聞噪聲可能會干擾用戶，并且可能需要采用昂貴的噪聲抑制方法，例如橡膠隔離器，但這些方法卻無法完全消除噪聲。例如，家用或辦公打印機(jī)以及 3D 打印機(jī)都有多個步進(jìn)電機(jī)，并且電機(jī)發(fā)出的噪聲可能會導(dǎo)致用戶分心。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器如果質(zhì)量更高，能夠降低電機(jī)噪聲，則將大大提高用戶的滿意度。另一個示例是電動汽車。它們由于不使用內(nèi)燃機(jī)而通常較為安靜，而降低前照燈調(diào)平系統(tǒng)中所用步進(jìn)電機(jī)的噪聲水平有助于在車內(nèi)實(shí)現(xiàn)整體安靜。

在以下各節(jié)中，本文檔將討論步進(jìn)電機(jī)中的各種噪聲源，以及不同的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器功能如何降低大部分噪聲。