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[FAQ] DRV8434S: 如何解决常见的步进电机失速检测问题

Part Number: DRV8434S
Other Parts Discussed in Thread: DRV8889-Q1, , DRV8434A

DRV8434S、DRV8434A 和 DRV8889-Q1 等步进电机驱动器包含一个失速检测功能,可在电机步进时检测过载或失速情况。当电机步进时,由于转子磁体的磁场,各相绕组会产生反电动势。反电动势和驱动电流波形之间的相位差与步进电机的储备扭矩成正比。因此,对于空载步进电机,反电动势相位差为最大值,并且在没有储备扭矩时,也即步进电机满载并且失速时,它将接近零。

当失速检测处于启用状态时,器件会将扭矩计数 值计算为旋转电机最近四个电气半周期的移动平均值。扭矩计数 值与上一段所述的反电动势相位差成正比。随后,在相电流的每个电气半周期过零期间,会更新一个新的扭矩计数 值并将其与编程设定的失速阈值 进行比较,以确定失速情况。

失速阈值 通过器件数据表中描述的两种方法之一编程到驱动器的失速检测模块。第一种方法是使用自动失速学习过程。第二种方法是使用手动输入用户定义的失速阈值。当 DRVOFF = 0EN_STL = 0 时,将报告最大扭矩计数 值。

 

可能导致失速检测不可靠的常见问题

  1. 失速检测功能需要采用智能调优纹波控制衰减模式。在具有失速检测功能的器件上,这是默认的衰减模式。
  2. 为了使失速检测正常工作,不仅必须正确定义失速阈值,而且反电动势振幅也应满足失速检测器计算扭矩计数 所需的 SNR。步进电机的相绕组电阻越高,反电动势的振幅越小。因此,具有大约几十欧姆高绕组电阻的步进电机可能无法与失速检测器良好配合使用。
  3. 小尺寸和/或低扭矩步进电机可能具有弱永磁体,并且可能无法提供足够的 SNR(来产生反电动势),而且可能无法与失速检测器良好配合使用。
  4. 在极低的步进速率条件下,反电动势振幅可能不足以处于失速检测器的可检测范围内。在低步进速率条件下,失速检测可能无法正常工作。可用于失速检测的最低步进速率可通过使用特定于器件的 TI EVM 在各种 VM 和电流设置下评估不同的电机来确定。
  5. 先前在一个速度下获知的失速阈值 可能不适合在另一个速度下检测失速。每次改变步进速度时,都必须完成新的学习过程。
  6. 同样地,在一个速度下手动输入的失速阈值 可能不适合在另一个速度下检测失速。每次步进速度改变时,都必须输入新的失速阈值
  7. 如果在应用中实施,则使用失速阈值学习的失速检测在加速阶段可能不可靠。在这种情况下,必须手动设置适当的失速阈值
  8. 用于失速检测的扭矩计数 计算依赖于在每个电流调节斩波器周期中观察有限 TOFF 持续时间。如果电机驱动电源电压 VM 不足以通过相绕组电感推入足够的电流,以在给定的步进速率下保持稳压,则不仅会失去电流调节功能,而且失速检测也不会起作用。如果扭矩计数值在步进速度增加时突然跳至异常高的值,则表明在该速度下失去了电流调节和失速检测能力。当失去电流调节功能时,电机可能会也可能不会出现失速,具体取决于系统的惯性和加速度曲线。