電動機中的噪聲量取決于電動機的類型，環境條件和特定的應用。永磁和混合式步進電機通常更安靜，因為它們具有更一致的旋轉。相反，可變磁阻步進電機是最嘈雜的，而不管其使用的應用是什么。

為了更好地理解噪聲的起源，我們需要考慮旋轉運動是如何發生的。步進電機執行步進時，它不會立即停止，而是會繼續略微前后移動，然后完全停止?？梢酝ㄟ^在電機驅動器中采用特定的控制邏輯來克服這種行為。在電動機運行期間，駕駛員會在完成上一步之后的電動機停止之前的一瞬間命令進行下一步的移動。這種連續而有規律的電動機前進有助于降低噪音和振動。

還應注意，每個步進電動機都有一個共振頻率，通常在電動機以每秒150到300步的速度移動時會發生共振。許多設計人員傾向于避開該工作速度范圍，以最大程度地降低噪聲和振動。適當設計和調整尺寸的減速機可以幫助減少振動。安置在曲軸上的后裝式減振器是減少振動的另一種傳統解決方案。

降噪技術

大多數步進電機由脈寬調制（PWM）信號控制，該信號連續強制H橋在開和關狀態之間切換，從而調節為電機供電的電流?；诖思夹g的驅動器電路通常被稱為“斬波器驅動器”，因為它們通過在施加PWM波形后對輸出電壓進行斬波來為電動機繞組提供恒定電流。

與L / R技術相反，L / R技術旨在使施加到繞組的電壓保持恒定，而電流斬波的優勢在于它是一種非常有效，緊湊且經濟的解決方案，可產生少量熱量。

但是，PWM信號有一個副作用：如果PWM頻率落在音頻頻帶內，則施加到步進電機的調制信號會產生可聽信號，甚至更多。通過實驗，確實很容易驗證步進電機即使在停止或保持位置時也能產生噪聲。這種現象主要發生在低于20 kHz的開關頻率處。

因此，可以推斷出，降低噪聲的第一種方法是增加開關頻率。大多數斬波驅動器都具有通過修改外部電阻器或電容器的值來提高開關頻率的能力。效果是改變用于電流調節的PWM信號在關閉狀態下的持續時間。該持續時間越短，開關頻率越高。

但是，不必超過頻率值，因為超過一定的限制，開關損耗也會增加。合適的開關頻率值可以在30到50 kHz之間。如果該技術不夠充分，則可以減小施加到電動機繞組的電流。實際上，較低的電流意味著減少振動，從而減少噪音。

但是，副作用是轉矩降低，如果轉矩太低，則可能導致運行過程中失步。由于電機是開環控制的，因此必須為電機提供足以覆蓋所有運行條件的電流，即使是最嚴酷的條件。一個很好的折衷辦法是在電動機停止期間減少電流。

通常，電動機保持位置所需的電流大大低于以恒定速度加速或移動電動機所需的電流。實際上，所有步進電機驅動器都可以通過修改模擬參考電壓VREF來設置電流值。跳閘電流ITrip是外部RSENSE電阻和VREF參考電壓的函數。由于設計人員一旦選擇了第一個，它就在運行時具有固定值，因此可以通過動態更改VREF來修改ITrip。

如果需要進一步降低噪聲，則電動機可以在慢速衰減模式下運行，而不是在快速或混合衰減模式下運行。該模式最大程度地降低了驅動電流紋波，降低了噪聲并提高了驅動器效率。但是，慢衰減模式并不總是最好的解決方案，特別是如果您想使用微步進技術。

步進驅動器

集成驅動程序旨在為每種類型的應用程序提供簡單的配置和高級控制功能。集成的編碼器選件使步進電機成為同步位置應用的合適選擇。通過將線圈連接到功率晶體管并將晶體管連接到控制電路來驅動步進電機。

Allegro MicroSystems是有刷直流和步進電機驅動器設計和制造的領導者，它提供集成和MOSFET柵極驅動器的一系列安全可靠的解決方案。 Allegro的A3982適用于低功率和大功率應用，是一款完整的步進電機驅動器，帶有內置轉換器，易于操作。設計用于在全步和半步模式下運行雙極步進電機，驅動器可以提供高達35 V和±2 A的輸出信號?？梢酝ㄟ^在STEP上施加信號來選擇電流衰減模式（慢速或混合）輸入引腳，如圖1的原理框圖所示。

在混合模式下，斬波控制最初設置為快速衰減，持續時間為固定關閉時間的31.25％，然后在其余關閉時間中設置為緩慢衰減。這種電流衰減控制方案可降低可聽見的電動機噪聲，提高步進精度并降低功耗。

圖1：A3982框圖（圖片：Allegro MicroSystems）

轉換器功能大大簡化了電機控制系統的設計。通過在STEP輸入引腳上施加一個脈沖，電機將被一步驅動。無需相序表或高頻控制線，因此A3982是主機微控制器不可用或負擔過重的應用的正確選擇。

東芝電子設備和存儲公司還提供多種步進電機驅動器。 TB67S128 / 249/279/289器件具有專有的主動增益控制（AGC）技術。 AGC動態調整步進電機的驅動電流，以應對大轉矩條件，并在實時和開環設計中恢復正常電流值。 AGC技術可節省大量功率，并減少或消除了更復雜的閉環設計。

TB67S128 / 249/279 / 289FTG器件分別提供5.0 A，4.5 A，2.0 A和3.0 A的電壓，并具有10V至42V的電動機工作電壓。這些器件在一個象限中還具有32步和128步微步進功能，使其適用于各種工業精密電機控制應用（圖2）。

圖2：TB67S128電機驅動器的典型應用（圖片：東芝）

本文編譯自powerelectronicsnews。