原创 步进电机驱动-自动衰减峰值电流控制以及电流预控制

今天学习一下ST公司的一个文档AN4158应用手册。

今天的主要内容是：自动衰减峰值电流控制以及电流预控制，从传统的电流控制系统发展过来的ST专利技术的电流控制模式。其主要优点为纹波减小以及稳定性更好，通过预电流控制的功能调节平均电流而非峰值电流获得更精准的定位。自动衰减调整和预电流控制使得电机振动更小，转矩 的纹波电流更小，运行更加平滑。

文档前面介绍的电机以及细分的简单知识直接跳过，从第三节PWM常系数电流控制开始看，其中电流的充电和放电序列很简单，快慢衰减也很简单，这里直接跳过，这里要注意的是介绍快慢衰减的时候讲述了一个优势和劣势，而之前很多时候跟客户打交道的时候，咨询到这个问题的时候，我通常说现在通常使用的是混合衰减，这一块客户不要太关注。其实不然，每个芯片手册的这个东西都是被重点介绍的，慢衰减导致的是低纹波，但是在高速的时候可能导致电流控制失败，从而不可用，而在快衰减模式下，能够快速的跟随电流的变化，但是纹波比较大，所以更好的控制应该是根据转速来调节快慢衰减的。

但是慢衰减会导致更严重的问题，就是波形失真比较严重，此时振动很大，之前认为是电机的固有频率导致的，现在看来并不是，而是慢衰减导致的电流失去控制，看下图：

之前有几次也遇到过这个问题，但是没有解决，从上图很明显的可以看出来，在需要电流跟随参考电流的时候，并没有跟随上的，而是呈现了波形上扬的出现。并且这种问题只出现在速度比较低的时候，并且在电感比较大的电机时更加明显。为文档里面介绍的时候，只是简单的写了一下，说因为放电回路只有RL，所以导致电流下降的过程中，H关断的时候，绕组的电流变小，而此时方向电动势防止电流变小而导致电流继续变大了，电流继续变大，则反响电动势转了方向，导致绕组的电流持续变大，导致此时电流控制失去了。

同时考虑下面的因素，在电压加上去的一瞬间，因为电阻的电容特性，会让电阻有一个比较大的上冲，也就是说采样电阻上面有一个比较大的尖峰电流，如果此时就采集，显然会有问题，所以这里引入一个最小导通时间，但是，如果这个时间成为一个固定值，在电流充电过程中，即使超出了这个过程，仍然没有检测到，而是电流继续往上冲，衰减的时候，降下来还没有达到设置电流的水平，就会发现这个问题会越来越严重。看下图：

这就引入了STM微电子的增强型电流控制。

显然，在强调自己的好之前，得先把别人贬低了，现在，直接说按照dSPIN的优势在哪里，如果避免电流控制的失控。先看下图，在遇到上面所说的慢衰减导致失控的时候，如何控制。

在上面看到，有一个灰色的区间，这个区间由两个时间组成，其中包括了防止电流采样在采样电阻冲击时候出现的错误采样时间，也就是最小导通时间。这个 如果小于Ton，表示Ton的时间够长，也就是说不会冲到很高的位置，这样可以进行慢衰减，而在第二个灰色地带，Ton太小，则立刻进入快衰减，而不是像常系数那样，继续往上冲。然后进入快衰减以后，进入下一个充电和慢衰减的周期。

还有下面的一种情况，也就是说两次静茹快衰减的情况，则先进行慢衰减，然后进入快衰减，如下图：

其他情况基本上是基于上面的原理，下文再介绍。