增强步进电机控制带来无刷直流电机般的性能

数以百万计的内置电机驱动机构的小型电子设备，每天都在使用，它们依靠步进电机进行低成本的运动，无需复杂的基于微处理器的驱动器就可以轻松控制。这些设备包括多功能办公室打印机/扫描仪、取款机、销售点终端机、缝纫机和许多工业应用。

在许多情况下，步进电机是最适合的各种要求，必须满足，但它不是一个完美或理想的解决方案。电机发出的声响可能会让人分心，特别是在工业场景中，大量电机可能在同一区域同时运行。此外，即使在低转速下，驱动器也会消耗电能，这通常与生态设计目标相矛盾，并会损害手持应用程序的电池寿命。

此外，整体能源效率低，导致散热过高，有时需要在产品中设计散热风扇。这增加了成本、复杂性和电力需求，也降低了系统的可靠性。

1.通过根据负载调整电流，it’可以实现更高效和更安静的操作。

替代电机类型，如无刷直流(BLDC)电机，可以克服这些已知的步进电机的缺点。他们是高效的优化电机控制，随着平稳和安静的控制由于无步进运动，从而消耗更少的电力和产生更少的热量。

另一方面，使用无刷直流电机时，系统整体成本往往较高。这部分是由于控制无刷直流电机需要更复杂的算法，必须在微控制器中运行。此外，从步进电机到无刷直流电机，除了开发控制软件外，还需要对机械子系统进行重大的重新设计。这些需求会显著增加项目成本和投入市场的时间。最后，当设计完成时，团队必须花时间收集长期的可靠性数据。

一种新的方式

如果步进电机驱动器能像无刷直流电机一样高效转动，并且噪音低，而不需要重新设计或昂贵的控制组件，那将是一个更好的解决方案。这样，设计师就可以推出更安静、更环保、没有冷却风扇、更可靠的下一代设备。通过在两个关键领域改进步进电机控制器——电机驱动电流的调整和步进脉冲产生的方法——现有的机构可以提供理想的无刷直流电机的性能。

2.预先设定的脉冲轮廓存储在EEPROM允许微处理器操作。

解决这个问题,在半导体开发了LC898240电流控制器，它提供了一种随着电机负载变化而自动优化驱动器恒流设置的方法。这使得步进电机可以有效地驱动，类似于无刷直流电机的运动，并将噪音和能量浪费降至最低。通过监测电机绕组中的反电动势(BEMF)波形来评估电机负载(图1)．

该LC898240作为一个伴生设备连接到一个传统的电机驱动器，以扩展步进电机控制功能。除了通过与负载相关的绕组电流调整实现高效电机驱动外，还可以独立产生电机步进脉冲，实现无微处理器操作。这个特性是用一个片上EEPROM实现的，用来存储九个不同的440步脉冲剖面，用户可选择给一个选择的脉冲序列适合各种应用程序。

3.波形监测和电流控制与驱动器IC实现了单片机步进电机驱动器。

该集成电路还可以解释来自微处理器的控制信号输入，因此在微处理器控制的驱动器中充当接口转换器。图2显示了存储在LC898240 EEPROM中的配置文件如何应用于电机驱动IC．

配套芯片或单芯片

LC898240可与现有的各种等级的电机驱动ic一起使用。这种灵活性为步进电机驱动器带来了类似无刷直流电机的优点，可基于电机驱动IC的能力实现各种电机驱动电流。该配套IC的功能也被集成在一个单片驱动IC中LV8702V，能够通过内部的BEMF波形监测来适应电机负载，并像LC898240一样工作。图3说明了利用单片机实现高效率步进电机驱动器的机会。

将LV8702V的高效ON模式与传统驱动方法的高效OFF模式进行了性能比较。结果表明，高效模式驱动可以减少高达80%的功率(图4)．

4.在空载情况下显著降低2000 pps，从而提高了效率。

图5显示电机和LV8702V在各模式下的热图像。高效模式驱动，是一种电流控制的操作，降低驱动器和电机的表面温度分别高达46°C和28°C。这也突出了显著提高系统可靠性的潜力。

结论

步进电机是一个有吸引力的解决方案，驱动机制在成本敏感的应用，如办公机器，交易设备和一些类型的工业机械。为了满足市场对更好的性能和可用性的需求，以经济的价格，电机控制策略的两个关键方面得到了提高，从而实现了高能效，减少热量的产生，以及更安静、更平稳的运行。

5.较低的温度表明更高的能源效率和可靠性。(按图放大)

这可以通过增加电流控制和基于查找的脉冲产生来实现，可以离散地实现或与驱动电路集成。它提供了支持微处理器控制或无微处理器操作的灵活性，以获得最佳的系统性能、成本和解决方案大小。