如何更有效地旋转步进电机，第 1 部分

在实际应用中，我们喜欢步进电机，这已不是什么秘密。我们非常喜欢它们，因此我们致力于开发集成电路 (IC) 和开发工具，使步进电机更易于驱动。我们有小型 BoosterPacks来鼓励原型设计;创新产品功能，如自适应衰减，以消除电机调谐;以及具有集成索引器、集成或外部功率级以及全方位保护功能的大量驱动器 IC 。

步进电机在他们的电机伙伴中是独一无二的，因为它们使位置控制非常非常容易。有刷和无刷直流电机需要闭环位置反馈来控制转子的位置;步进器是开环驱动的，因此我们始终知道转子处于哪一步。这使得步进电机可用于多种应用：舞台照明、安全摄像机、自动取款机、医疗分析仪、纺织设备以及扫描仪和打印机。3-D 打印是使用步进电机控制位置的绝佳示例。

步进电机的缺点与其优点相同——它是开环驱动的。为防止电机失速，必须以足够的电流驱动步进电机，以便电机在任何情况下都有足够的扭矩裕度。这意味着步进电机可能会有点热，尤其是与无刷直流电机相比。步进电机可能非常耗电。

我花了一些时间研究如何更有效地运行步进电机，并问了自己几个关键问题：

· 如果步进电机空载运行，有没有办法检测到自由旋转的情况并降低输出电流?

· 如果电机负载增加，是否可以增加电流以防止电机失速?

· 我真的可以写一篇关于步进电机的博客而不花一半时间谈论电流调节吗?

撇开最后一个问题并希望最好，我研究了确定步进电机负载的方法。电机反电动势 (EMF) 似乎很有希望，因为随着电机负载下降，反电动势电压会降低。至少在理论上，我们可以查看反电动势并根据该反电动势测量设置步进驱动器输出电流。

我的理论系统神奇地测量反电动势并将数据发送到控制器。控制器将步进驱动器输出电流调整回步进电机，从而实现闭环操作。唯一需要注意的是，反电动势仅在电机旋转时出现。因此，如果步进电机保持位置或旋转非常缓慢，此方法将不起作用。

在任何电机中都很难测量反电动势，因为当电机绕组通电时它会隐藏起来。当电流流过绕组时，电机两端的电压等于反电动势加上电机电阻的 I x R。我们需要根据我们对电机和电流的了解来反算什么是反电动势。这个计算方法好像挺难的，所以不想做。而且我非常感谢我不必这样做，因为每当步进电机进行微步进时，都会有一个步骤，其中通过绕组的电流为零。这个“零电流阶跃”似乎是测量电机反电动势的最佳时机。

当然，现在我们需要知道这个零电流阶跃何时发生，以便我们可以在正确的时间实际测量反电动势。这非常困难，因为大多数带有分度器的步进驱动器不会在每次达到零电流步进时告诉我们。所以你要么必须找到一个自动采样反电动势的步进驱动器，要么走困难的路线，用两个独立的 H 桥手动驱动步进电机，并用控制器控制电流波形的每一步。

DRV8711是一个步进栅极驱动器，它实际上为我们采样反电动势。