누적 오류가없는 안정성 덕분에 펄스 및 변위 대응을 기반으로 한 정확한 위치 제어 덕분에 지능형 제조, 가전 제품 및 정밀 기기, 스테퍼 모터의 빠른 발전 환경에서, 및 빠른 시작 중지 응답 성, 고정 각도 또는 고정 된 이동 거리가 필요한 응용 프로그램의 핵심 작동 구성 요소가되었습니다.또한 스테퍼 모터의 성능은 주로 드라이버 IC에 의해 결정됩니다.
"제어 허브" 로서 드라이버 칩은 펄스 분포, 전류 조절 및 마이크로 스텝 제어와 같은 중요한 기능을 수행합니다. 전압 호환성 범위, 출력 전류 기능, 마이크로 스테핑 해상도 및 보호 메커니즘은 모터의 위치 정확도 및 소음 수준에 직접적인 영향을 미칩니다.
다양한 산업에서 소형화, 고정밀, 저전력 소비 및 안정적인 장비에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 전통적인 드라이브 솔루션은 더 이상 복잡한 애플리케이션 시나리오에 대처할 수 없습니다. 그 결과, 고성능 통합 지능형 스텝 모터 드라이버 IC는 중요한 기술 혁신이자 부품 선택의 핵심 구성 요소로 부상하고 있습니다.
스테퍼 모터의 원리
스테퍼 모터는 일반적으로 두 세트의 권선과 인터리브 구성으로 배열 된 영구 자석 로터로 구성됩니다. 전류가 코일 권선을 통과하면 자기장이 생성됩니다. 이것은 영구 고정자 자석을 끌어 당겨 자기장과 일치 할 때까지 회전합니다.연속적으로 회전하는 자기장을 생성하기 위해 코일 권선에 교대로 전원을 공급함으로써 로터는 연속적으로 회전하도록 구동됩니다.
그림 1 스테퍼 모터의 원리에 대한 개략도
스테퍼 모터 드라이브의 주요 기술적 특성
마이크로 스텝 세분화 기술
전통적인 풀 스텝 드라이브 모드에서 스테퍼 모터는 각 수신 펄스에 대해 고정 스텝 각도 (일반적으로 1.8 °) 만큼 회전합니다. 이 제한은 미세한 동작 제어와 높은 위치 정확도를 방지하고 로터가 스텝 각도 사이에서 "점프" 하여 모터가 눈에 띄는 진동과 소음을 나타냅니다.이러한 단점을 극복하기 위해 스테퍼 모터 드라이브는 일반적으로 마이크로 스테퍼 기술을 사용합니다. 기본 원리는 인접한 두 권선의 전류를 정확하게 제어하는 것이며, 결과적으로 결합 된 자기장은 갑자기 전환되지 않습니다. 단일 스텝 각도 내에서 부드러운 전환을 허용하는 것입니다.마이크로 스텝 세분 기술은 스테퍼 모터의 제어 정확도를 크게 향상시키고 소음을 크게 줄일 수 있습니다.
그림 2 마이크로스텝 세분화 기술의 개략도
마이크로 스텝 해상도가 미세할수록 현재 파형이 부드러운 사인파에 가까울수록 모터 작동이 부드럽고 제어 가능한 최소 회전 각도가 작을수록 제어 정확도가 높습니다.
그림 3 다른 마이크로스텝 세분 모드의 전류
전류제어 기술 및 적응형 방전기술
스테퍼 모터는 통전 된 권선에 의해 생성 된 자기장을 사용하여 영구 자석 로터를 구동합니다. 권선의 전류 크기는 회 전자에 가해지는 토크를 직접 결정합니다. 따라서 모터의 작동에 영향을 미친다.또한, 모터 권선의 유도성은 권선 전류의 상승 및 하각이 순간적으로 발생하지 않는다는 것을 의미한다. 오히려, 그것은 특히 현재의 댐핑 단계에서 충전 및 방전의 과정을 포함한다. 영구 자석 회 전자와 고정자 권선 사이의 상대 운동에 의해 생성 된 후방 기전기는 스테퍼 모터의 원활한 작동에 직접적인 영향을 미친다.
그림 4 스테퍼 모터의 전류 제어 모드
저속 디케이 모드만 사용하면 후방 EMF를 억제할 수 없어 현재 파형 왜곡이 발생합니다. 모터가 고르지 않게 움직이고 비정상적인 노이즈를 발생시킵니다.
그림 5 저속 축소 모드의 전류
적응 형 축소 모드: 모터 작동 중에 시스템이 자동으로 전류를 모니터링합니다. 현재 파형이 예상 사인파와 일치하면 저속 디케이가 채택됩니다. 파형이 왜곡되면 Fast Decay를 활성화하여 전류를 빠르게 교정하고 EMF를 효과적으로 억제하고 전류 잔물결을 최소화합니다.부드럽고 조용하며 효율적인 모터 작동을 보장합니다.
그림 6 적응 축소 모드의 전류
잠긴 로터 감지 기술
스테퍼 모터 응용 프로그램에서 실속 상태를 실시간으로 감지하면 장비 막힘과 구조적 스트레스 과부하를 효과적으로 방지하고 조기 고장 경고를 제공하며 하드웨어 손상으로 인한 유지 보수 및 교체 비용을 줄일 수 있습니다.중요한 역할이 그것에 의해 수행됩니다.
스테퍼 모터 드라이버 IC의 중지 감지 기능은 일반적으로 백 EMF 방식을 사용합니다. 모터가 정상적으로 작동 할 때 권선은 역 기전력 (BEMF) 을 생성하고 권선 전압은 다음 방정식으로 표현됩니다.
모터가 회전 할 때 권선 전압에 백 EMS가 포함되어 있음을 알 수 있습니다. 권선 전류 iM이 0 일 때 권선 전압은 역 이모 힘과 같습니다. 모터가 정지되면 고정자와 권선 사이에 상대 운동이 없으므로 후방 기전력도 0 입니다.이 원리에 기초하여 권선 전류가 0 일 때 역 기전력을 감지하여 모터가 정지되었는지 여부를 결정할 수 있습니다.
그림 7 정상 작동의 모터 주름
그림 8: 모터 스톨 토크 파형
AW의 스테핑 모터 드라이버 IC 선택
아날로그 디지털 하이브리드 IC의 선도적 인 공급 업체 인 Aiwei Electronics의 고성능 스테퍼 모터 드라이버 칩인 AW8646QNR 은 1/32 마이크로 스텝 모드를 지원합니다.스텝 시퀀스 제어 로직이 내장되어 있으며 모터를 구동하기 위해 외부 인터페이스를 통해 방향 제어 및 단일 PWM 신호 만 필요합니다. 복잡한 스테퍼-모터-드라이버 펌웨어를 개발할 필요가 없습니다.
그림 9: AW8646QNR 의 전형적인 블록 다이어그램
AW8646QNR 의 주요 기능:
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