步进电机控制方法

非线性控制里面的一些技术细节

那第一个的话就是那个

续流的一个模式的一些控制

OK 那这第首先第一个的话就是这个慢续流

慢续流的话，大家可以看一下啊

首先这个其中的一个线圈

不管是 A 相还是 B 相

那它正常工作电流从左往右

这两个 MOS 管打开啊，它正常通电

那这个线圈相当于是充电的一个过程

电流是往上走的

电流是往上走的

OK 当它触碰到这个 IFS

就像刚才说的这个限流值以后

那这个时候它就会被 off 关掉

那关掉的这个这个时候的话就是续流

那这个时候我们采用的方式的话

是把下面这两个 MOS 管打开

给它提供一个通道

那这样子的话这个电流继续从左往右

这样经过这两个低边的 MOS 管的

这个 Rdson 内阻进行这样消耗

OK 那这个时候呢这个电流的话其实是慢慢的

等于是慢慢的在衰减

OK 所以你可以看到这样掉下来

然后到下一个 PWM on 的时候又把它打开

然后又慢慢关掉

其实可以看到它这个整个的话

就是说因为它掉的速度很慢

所以整个纹波的话

就电流的纹波的话就比较小一些

OK 那在什么时候会使用这个慢续流呢

可以看到，因为它电流下降的速度比较慢

OK 那上来又比较慢慢的平缓下去

所以它适合在这个整个电流的趋势

你是在往上走的时候

那这个时候你用慢续流的话，就比较合适的

因为你可能后面一大步的话

还要往上再继续升高

那这时候你走慢点，下一步继续升高的话

这纹波就不会太大

OK 那下面一种的话，我们叫做这个快续流

快续流其实跟慢续流相对应的话

你可以看一下

首先还是正常工作，从左到右啊

这个上下这两个 MOS 管打开

让它电流往这边流

那在碰到 IFS 的时候电流关掉

那这个时候续流，续流的话

我们就提供另外一种通道

就是把斜对角这两个 MOS 管打开

利用这个电源端来帮它续流

那这个时候的电流方向还需要注意

还是从左到右

它是等于是从地往电源端回馈能量

OK 那这个时候的话，这个 di/dt 这个变化

就等于是这个电压除以这个电感

所以它这个速度相对来说比慢速的话会快

所以它这个掉下来也很快

OK 然后等到下一个 PWM on 的时间

它又打上去，然后又下来

OK 那你可以看到这样的话

它这个因为它续流是比较快

所以这个纹波的话就比较大一些

OK 当然它也是有作用的

当你的整个电流的趋势是往下走的情况下的话

有这种快续流的话

就效果就会比较好

如果你还用慢续流的话

当你下一个大步要往下走的时候

你这个时候就会掉得更多

那这个时候呢纹波也会很大

OK 当然另外一个的话就是说你的这个

就说那个高感抗呢就是那种电机的话

其实用这种的话啊也是要，也是也可以的

因为它是比较需要比较大的电流的话

比较快速变化

OK 那另外的话我们还提供一种

这个一个综合的一个选择，就是说混合续流

OK 那什么是混合续流了那还是一样

在正常工作的时候，我们在续流的过程中

我们把它先快再慢，可以先快再慢

所以可以看到这里面有几个时间的一个说明

首先就是说先快再慢，这中间的一个比例

就是说 TDECAY 的时间

这段时间是快到后面这段是慢

然后总共的这个 DECAY 时间我们叫 T

就关掉的时间是 TOFF

OK 那 TDECAY 除以这个 TOFF 其实就是

比例就是说快续流在整个续流里面

这个比例的大小

那前面这个时间的话有个 TBLANK 时间

那不管哪个续流都有啊，前面没有画

那 TBLANK 的时间是这样子的意思

就是说当你每个 PWM 打开的时候

这是一个理想波，实际上的话会有很大的震荡

那在这个 TBLANK 时间内我们不去检测

就说我们不拿这个电流跟 ITRIP 比较

把这个噪音区给屏蔽过去以后

从这里开始再开始跟 ITRIP 比较

当到达 ITRIP 的时候，我们就把它关掉

所以前面这段我们不进行内部逻辑控制

不比较的时候，我们叫 TBLANK 的时间

OK 所以用这种混合模式的话

其实它可以结合的这个

快续流和慢续流的两个的好处

提供一个折中的一个选择

就是说它可以既可以很快拉下来

同时它又不把这个纹波搞得很大，然后又平稳

OK 那这里有个这个续流的一个对比

你可以看到，慢续流的话，纹波小啊

但是它 off 的时间就是关的时间

因为它很慢，所以时间比较长一些

OK 那快续流的话就是纹波很高

off 时间比较短一些

OK 在这个慢续流的话

就是比较适合这个缓慢的这个

不再增加,这里写错了，就是缓慢地这个

增加这个步数

快续流的话是快速

这个续流模式的一些比较啊，慢快和混合

那慢续流的话就是纹波比较小

但是它 off 的时间会比较长一些

然后这个下降的比较慢一些

快续流的话，纹波都比较大

时间会比较短一些，因为它下降得很快

混合续流的话，基本上就是说纹波

和这个 off 时间都居中

OK 当然它这个下降速度也是挺快的

OK 所以你可以看到啊

它其实有一些适应程度

OK 慢续流的话，其实对这种低感抗的

这种电机的话效果比较好一些

那快续流的话，应该是这个必须的

针对这种大电感，高电感的话

还是需要用这种快续流

那这个混合的话，基本上就是性能

在它们两个中间提供一个折中的选择

慢续流的话这个 off 时间比较长，对吧

off 时间长，慢续流虽然它的纹波小

但是 off 时间长的话

也会造成这个我们叫做

可以听到这个噪音也比较大

off 时间比较短，快续流的话

off 时间比较短的话

那会导致这种我们叫做过过量的这种开关损失

因为它这个幅度比较大

OK 那混合的话，这个 off 时间的话

比较居中的话，基本上就是在这两个之间的话

就是说频率和纹波之间的话有一个这种折中 OK

OK 慢续流的话，它这个步的话慢慢的降低

所以它会其实它其实会，如果整个步里面的话

不管是上升电流上升趋势

和下降趋势都是用慢的话，它其实是会扭曲的

这个正弦波，特别是在下降的时候

如果你还用慢续流的话

那你这个波形会扭曲得比较大一些

OK 那快续流的话，因为它这个反应

就等于说它响应速度非常快，掉的非常快

所以它比较好的可以在这个

降低的情况下的步的话也会比较好

那混合续流其实这个那个快续流

它的优势也结合到了里面 OK

OK 那这里的话是拿一个 DRV8846 来举例

那驱动呢是一个 1.4mH 的

一个低感抗的一个电机

我们用 32 细分来做

大概就是 250 个，250 r/s

OK 供电范围的话是 18V 1A 的

一个电机可以看到啊

这是他们这个实际的一个

左上角的话是用我们不管是 DECAY

慢续流或快续流或混合续流的这个波形

那下面的话这个有 AutoTune

AutoTune 功能的话

就是 8846 它这一代一最新一代步进电机的话

自己带了一个自动调整功能

就是说它可以自动的调整这个续流模式

当然它也可以自动调整

那个 BLANK 时间和 off 时间

OK 那这里 AutoTune 的话

给大家看一个波形的话

第一个的话是前面那个例子

它转在这个慢速 3kHz 的时候

OK 但用固定的 30% 的这个比例这个混合续流

就是说快 30%，然后后面 70% 是慢

这种混合续流模式的波形，你可以看到

OK 在过零点有一点点变形扭曲

那如果用这种 AutoTune 的话

你可以看到这个波形会非常的平滑平稳

OK 那这个的话是一个非常快速的话

大概是 10kHz 的一个速度的话

你可以看到这个时候因为速度比较快

它在过零点的这个变形的话非常大

因为它等于是在这个在过零点的那几个点的话

其实因为由于这个

BLANK 时间的一些调整的话

它其实损失的这个台阶，所以它其实是跳了

OK 但如果用继续用 AutoTune 的话

这个效果还是有的

OK 那这个的话就是说

其实我们有新一代的

那个 DRV8885 举的一个例子啊

就是说我们自己可以看到

它把这个采样电阻给集成进去了

那在一般的话，我们步进电机也好

外面需要跟它提到两个需要的电阻去做

这个电流 Regulation 调整功能的这两个电阻

那这两个电阻的话，因为它是要过电流的

所以它功率比较大

所以尺寸来说一般比较大一些

那我们新一代这种步进电机的话

它会把这种采样电阻的功能给集成进去

那这个时候你可以看到这个板子上面

不需要这两个大的电阻了

大尺寸的电阻了，所以整个这个

你可以把尺寸做得更小一些

OK 那这个时候的话，它只需要外面

加一个很小的电阻，大阻值的电阻

功率不需要很大，只是做一个配置用

那这样的话这个电阻的话

比这两个电阻一下子面积的话会小很多 OK

所以这个的话就刚才举这个例子 DRV8885

那这个的话我们已经量产了

它可以等于说减少外面所有的这个采样电阻

OK 所以它最大优势是

你不需要焊这两个电阻，尺寸也小了

OK 那另外一个的话那两个电阻除了尺寸以外

它也是经过电流也是消耗电流的

所以它会增加的功耗

那没有这个电阻的话，当然的功耗已经没有了

OK 那把这尺寸的话元件就会更小，容易的要的 OK

那这个集成的这个电流这个采样功能的话

我们看它这个精度怎么样

OK 那这个是一个，举个例子的话

8880 它是通过外部这个采样电阻啊

捉到这个电流波形

那右边这个的话

是我们集成这个电流采样功能的

那是 DRV885，OK 你可以看到基本上效果的话

跟你外面用采样电阻效果基本上是一样的

OK 那行，那谢谢大家

那今天这个步进电机的话就介绍到这里

非线性控制里面的一些技术细节

那第一个的话就是那个

续流的一个模式的一些控制

OK 那这第首先第一个的话就是这个慢续流

慢续流的话，大家可以看一下啊

首先这个其中的一个线圈

不管是 A 相还是 B 相

那它正常工作电流从左往右

这两个 MOS 管打开啊，它正常通电

那这个线圈相当于是充电的一个过程

电流是往上走的

电流是往上走的

OK 当它触碰到这个 IFS

就像刚才说的这个限流值以后

那这个时候它就会被 off 关掉

那关掉的这个这个时候的话就是续流

那这个时候我们采用的方式的话

是把下面这两个 MOS 管打开

给它提供一个通道

那这样子的话这个电流继续从左往右

这样经过这两个低边的 MOS 管的

这个 Rdson 内阻进行这样消耗

OK 那这个时候呢这个电流的话其实是慢慢的

等于是慢慢的在衰减

OK 所以你可以看到这样掉下来

然后到下一个 PWM on 的时候又把它打开

然后又慢慢关掉

其实可以看到它这个整个的话

就是说因为它掉的速度很慢

所以整个纹波的话

就电流的纹波的话就比较小一些

OK 那在什么时候会使用这个慢续流呢

可以看到，因为它电流下降的速度比较慢

OK 那上来又比较慢慢的平缓下去

所以它适合在这个整个电流的趋势

你是在往上走的时候

那这个时候你用慢续流的话，就比较合适的

因为你可能后面一大步的话

还要往上再继续升高

那这时候你走慢点，下一步继续升高的话

这纹波就不会太大

OK 那下面一种的话，我们叫做这个快续流

快续流其实跟慢续流相对应的话

你可以看一下

首先还是正常工作，从左到右啊

这个上下这两个 MOS 管打开

让它电流往这边流

那在碰到 IFS 的时候电流关掉

那这个时候续流，续流的话

我们就提供另外一种通道

就是把斜对角这两个 MOS 管打开

利用这个电源端来帮它续流

那这个时候的电流方向还需要注意

还是从左到右

它是等于是从地往电源端回馈能量

OK 那这个时候的话，这个 di/dt 这个变化

就等于是这个电压除以这个电感

所以它这个速度相对来说比慢速的话会快

所以它这个掉下来也很快

OK 然后等到下一个 PWM on 的时间

它又打上去，然后又下来

OK 那你可以看到这样的话

它这个因为它续流是比较快

所以这个纹波的话就比较大一些

OK 当然它也是有作用的

当你的整个电流的趋势是往下走的情况下的话

有这种快续流的话

就效果就会比较好

如果你还用慢续流的话

当你下一个大步要往下走的时候

你这个时候就会掉得更多

那这个时候呢纹波也会很大

OK 当然另外一个的话就是说你的这个

就说那个高感抗呢就是那种电机的话

其实用这种的话啊也是要，也是也可以的

因为它是比较需要比较大的电流的话

比较快速变化

OK 那另外的话我们还提供一种

这个一个综合的一个选择，就是说混合续流

OK 那什么是混合续流了那还是一样

在正常工作的时候，我们在续流的过程中

我们把它先快再慢，可以先快再慢

所以可以看到这里面有几个时间的一个说明

首先就是说先快再慢，这中间的一个比例

就是说 TDECAY 的时间

这段时间是快到后面这段是慢

然后总共的这个 DECAY 时间我们叫 T

就关掉的时间是 TOFF

OK 那 TDECAY 除以这个 TOFF 其实就是

比例就是说快续流在整个续流里面

这个比例的大小

那前面这个时间的话有个 TBLANK 时间

那不管哪个续流都有啊，前面没有画

那 TBLANK 的时间是这样子的意思

就是说当你每个 PWM 打开的时候

这是一个理想波，实际上的话会有很大的震荡

那在这个 TBLANK 时间内我们不去检测

就说我们不拿这个电流跟 ITRIP 比较

把这个噪音区给屏蔽过去以后

从这里开始再开始跟 ITRIP 比较

当到达 ITRIP 的时候，我们就把它关掉

所以前面这段我们不进行内部逻辑控制

不比较的时候，我们叫 TBLANK 的时间

OK 所以用这种混合模式的话

其实它可以结合的这个

快续流和慢续流的两个的好处

提供一个折中的一个选择

就是说它可以既可以很快拉下来

同时它又不把这个纹波搞得很大，然后又平稳

OK 那这里有个这个续流的一个对比

你可以看到，慢续流的话，纹波小啊

但是它 off 的时间就是关的时间

因为它很慢，所以时间比较长一些

OK 那快续流的话就是纹波很高

off 时间比较短一些

OK 在这个慢续流的话

就是比较适合这个缓慢的这个

不再增加,这里写错了，就是缓慢地这个

增加这个步数

快续流的话是快速

这个续流模式的一些比较啊，慢快和混合

那慢续流的话就是纹波比较小

但是它 off 的时间会比较长一些

然后这个下降的比较慢一些

快续流的话，纹波都比较大

时间会比较短一些，因为它下降得很快

混合续流的话，基本上就是说纹波

和这个 off 时间都居中

OK 当然它这个下降速度也是挺快的

OK 所以你可以看到啊

它其实有一些适应程度

OK 慢续流的话，其实对这种低感抗的

这种电机的话效果比较好一些

那快续流的话，应该是这个必须的

针对这种大电感，高电感的话

还是需要用这种快续流

那这个混合的话，基本上就是性能

在它们两个中间提供一个折中的选择

慢续流的话这个 off 时间比较长，对吧

off 时间长，慢续流虽然它的纹波小

但是 off 时间长的话

也会造成这个我们叫做

可以听到这个噪音也比较大

off 时间比较短，快续流的话

off 时间比较短的话

那会导致这种我们叫做过过量的这种开关损失

因为它这个幅度比较大

OK 那混合的话，这个 off 时间的话

比较居中的话，基本上就是在这两个之间的话

就是说频率和纹波之间的话有一个这种折中 OK

OK 慢续流的话，它这个步的话慢慢的降低

所以它会其实它其实会，如果整个步里面的话

不管是上升电流上升趋势

和下降趋势都是用慢的话，它其实是会扭曲的

这个正弦波，特别是在下降的时候

如果你还用慢续流的话

那你这个波形会扭曲得比较大一些

OK 那快续流的话，因为它这个反应

就等于说它响应速度非常快，掉的非常快

所以它比较好的可以在这个

降低的情况下的步的话也会比较好

那混合续流其实这个那个快续流

它的优势也结合到了里面 OK

OK 那这里的话是拿一个 DRV8846 来举例

那驱动呢是一个 1.4mH 的

一个低感抗的一个电机

我们用 32 细分来做

大概就是 250 个，250 r/s

OK 供电范围的话是 18V 1A 的

一个电机可以看到啊

这是他们这个实际的一个

左上角的话是用我们不管是 DECAY

慢续流或快续流或混合续流的这个波形

那下面的话这个有 AutoTune

AutoTune 功能的话

就是 8846 它这一代一最新一代步进电机的话

自己带了一个自动调整功能

就是说它可以自动的调整这个续流模式

当然它也可以自动调整

那个 BLANK 时间和 off 时间

OK 那这里 AutoTune 的话

给大家看一个波形的话

第一个的话是前面那个例子

它转在这个慢速 3kHz 的时候

OK 但用固定的 30% 的这个比例这个混合续流

就是说快 30%，然后后面 70% 是慢

这种混合续流模式的波形，你可以看到

OK 在过零点有一点点变形扭曲

那如果用这种 AutoTune 的话

你可以看到这个波形会非常的平滑平稳

OK 那这个的话是一个非常快速的话

大概是 10kHz 的一个速度的话

你可以看到这个时候因为速度比较快

它在过零点的这个变形的话非常大

因为它等于是在这个在过零点的那几个点的话

其实因为由于这个

BLANK 时间的一些调整的话

它其实损失的这个台阶，所以它其实是跳了

OK 但如果用继续用 AutoTune 的话

这个效果还是有的

OK 那这个的话就是说

其实我们有新一代的

那个 DRV8885 举的一个例子啊

就是说我们自己可以看到

它把这个采样电阻给集成进去了

那在一般的话，我们步进电机也好

外面需要跟它提到两个需要的电阻去做

这个电流 Regulation 调整功能的这两个电阻

那这两个电阻的话，因为它是要过电流的

所以它功率比较大

所以尺寸来说一般比较大一些

那我们新一代这种步进电机的话

它会把这种采样电阻的功能给集成进去

那这个时候你可以看到这个板子上面

不需要这两个大的电阻了

大尺寸的电阻了，所以整个这个

你可以把尺寸做得更小一些

OK 那这个时候的话，它只需要外面

加一个很小的电阻，大阻值的电阻

功率不需要很大，只是做一个配置用

那这样的话这个电阻的话

比这两个电阻一下子面积的话会小很多 OK

所以这个的话就刚才举这个例子 DRV8885

那这个的话我们已经量产了

它可以等于说减少外面所有的这个采样电阻

OK 所以它最大优势是

你不需要焊这两个电阻，尺寸也小了

OK 那另外一个的话那两个电阻除了尺寸以外

它也是经过电流也是消耗电流的

所以它会增加的功耗

那没有这个电阻的话，当然的功耗已经没有了

OK 那把这尺寸的话元件就会更小，容易的要的 OK

那这个集成的这个电流这个采样功能的话

我们看它这个精度怎么样

OK 那这个是一个，举个例子的话

8880 它是通过外部这个采样电阻啊

捉到这个电流波形

那右边这个的话

是我们集成这个电流采样功能的

那是 DRV885，OK 你可以看到基本上效果的话

跟你外面用采样电阻效果基本上是一样的

OK 那行，那谢谢大家

那今天这个步进电机的话就介绍到这里