為了更好地理解噪音的起源，我們需要考慮旋轉運動是如何發(fā)生的。當步進電機執(zhí)行一步時，它不會立即停止，而是繼續(xù)稍微向前和向后移動，然后完全停止。通過在電機驅動器中采用特定的控制邏輯可以克服這種行為。在電機運行過程中，驅動器在完成上一步后電機停止之前的一瞬間命令下一步的運動。這種持續(xù)且有規(guī)律的電機進步有助于減少噪音和振動。
    還應該注意的是，每個步進電機都有一個共振頻率，通常當電機以每秒 150 到 300 步的速度移動時會發(fā)生共振頻率。許多設計者傾向于避免這個工作速度范圍，以盡量減少噪音和振動。插入適當設計和尺寸的齒輪箱有助于減少振動。位于曲軸上的后置減震器是另一種減少振動的傳統(tǒng)解決方案。
    降噪技術
    大多數(shù)步進電機由脈寬調制 (PWM) 信號控制，該信號不斷強制 H 橋在開和關狀態(tài)之間切換，從而調節(jié)饋送電機的電流。基于這種技術的驅動器電路通常稱為斬波驅動器，因為它們通過應用 PWM 波形斬波輸出電壓來為電機繞組提供恒定電流。
    與 L/R 技術不同的是，L/R 技術旨在保持施加到繞組的電壓恒定，電流斬波的優(yōu)點是它是一種非常高效、緊湊且經(jīng)濟的解決方案，并且產(chǎn)生少量熱量。
    需要注意的是，施加到步進電機的調制信號可以生成可聽信號，如果 PWM 頻率落在音頻頻帶內，則更是如此。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如何產(chǎn)生噪音。這種現(xiàn)象主要發(fā)生在開關頻率低于 20 kHz 時。由此可見，降低噪聲的第一個方法是提高開關頻率。大多數(shù)斬波驅動器都能夠通過修改外部電阻器或電容器的值來提高開關頻率。其效果是改變用于電流調節(jié)的 PWM 信號關閉狀態(tài)的持續(xù)時間。該持續(xù)時間越短，開關頻率越高。
    然而，沒有必要超過頻率值，因為超過一定限度，開關損耗也會增加。適當?shù)拈_關頻率值可以在 30 至 50 kHz 之間。如果這種技術還不夠，可以減少施加到電機繞組的電流。事實上，較低的電流意味著振動的減少，從而噪音的減少。
    然而，副作用是扭矩降低，如果扭矩太低，可能會導致運行過程中失步。由于電機是開環(huán)控制的，因此必須向電機提供足夠的電流來滿足所有操作條件，甚至是最惡劣的操作條件。一個好的折衷方案是在電機停止期間減少電流。
    通常，電機維持位置所需的電流遠低于加速或以恒定速度移動電機所需的電流。事實上，所有步進電機驅動器都允許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(shù)。因為第一個一旦被設計者選擇就具有固定值，因此在運行時可以通過動態(tài)更改 VREF 來修改 ITrip。
    如果需要進一步降低噪音，電機可以在慢衰減模式下運行，而不是在快衰減或混合衰減模式下運行。該模式最大限度地減少了驅動電流紋波，降低了噪聲并提高了驅動器效率。然而，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
    集成驅動器旨在為每種類型的應用提供簡單的配置和先進的控制功能。集成編碼器選項使步進電機成為同步位置應用的合適選擇。步進電機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。
      圖 1：A3982 框圖（圖片：Allegro MicroSystems）
    Allegro MicroSystems 是有刷直流和步進電機驅動器設計和制造領域的領導者，提供具有集成和 MOSFET 柵極驅動器的廣泛的安全、穩(wěn)健的解決方案組合。Allegro 的 A3982 是一款完整的步進電機驅動器，具有內置轉換器，可輕松操作，適用于低功率和高功率應用。
    該驅動器設計用于在全步和半步模式下操作雙極步進電機，可提供高達 35 V 和 ±2 A 的輸出信號。可以通過在 STEP 上應用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(xù)時間為固定關閉時間的 31.25%，然后設置為緩慢衰減，持續(xù)剩余的關閉時間。這種電流衰減控制方案可降低可聞電機噪聲、提高步進精度并降低功耗。
    轉換器功能極大地簡化了電機控制系統(tǒng)的設計。通過在STEP輸入引腳上施加一個脈沖，電機被驅動一步。不需要相序表或高頻控制線，這使得 A3982 成為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選擇。TB67S128/249/279/289 器件采用專有的有源增益控制 (AGC) 技術。AGC 動態(tài)調整步進電機驅動電流，以應對大扭矩條件，實時恢復正常電流值并采用開環(huán)設計。AGC 技術可顯著節(jié)省功耗并減少或消除更復雜的閉環(huán)設計。
     圖 2：TB67S128 電機驅動器的典型應用（圖片：東芝）
    TB67S128/249/279/289FTG 器件分別提供 5.0 A、4.5 A、2.0 A 和 3.0 A 以及 10V 至 42V 電機工作電壓。這些器件還在一個象限中提供 32 步和 128 步微步進功能，使其適用于各種工業(yè)精密電機控制應用（圖 2 ）。