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步进电机驱动应用的常见挑战

电机驱动器能用于多种不同的应用。设计工程师在设计中使用电机驱动器时面对一些共通的挑战。首先，当今的大多数设计都要求电机驱动应用及相关电机驱动IC和元件提供低能耗和高能效。例如，在如果风扇驱动器电路板位于密封壳体内部，就会产生热量，要求额外的能耗来将它冷却。因此，就需要使用内置风扇在内部环流冷风，以减少热量并管理散热。故工程师可能会要求低功率损耗，同时还要求强大、具备高能效冷却功能的电机。

图1. 电机驱动器应用示例及其常见挑战。

其次，从终端用户角度来讲，极需要降低电机产生的噪声，以避免造成不适的感觉。设计人员还必须能够补偿系统中的任何外部噪声或振动。再次，无论是因为居住空间有限或是用户偏好，消费者对紧凑型方案的需求高是一项普通的消费趋势。这趋势导致更小尺寸及低噪声的电机更受偏好，但这在尝试补偿其它设计要求时并不总是具有可能性。

值得注意的是，由于要求高压电源来驱动白家电及工业等应用，电机及电机驱动器的耐用性及安全性至关重要。更不用说工程师需要选择能够精确控制速度的可靠电机。

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永磁型和混合型步进电机的工作原理

步进电机常用于精密控制应用，并采用像微步进的技术来减轻电机振动。图2显示了永磁型步进电机及混合型步进电机的工作原理图解。步进电机以数字脉冲形式工作，通常称作同步电机或脉冲电机。步进电机通过导通及关闭MOSFET来控制转动。

图2. 永磁型及混合型步进电机的工作原理。

以图2左侧为例，当电流流过MOSFET开关OUT1和OUT2时，永磁转子的位置如左图所示。控制OUT1、2、3及4的电流，就可以控制转子位置。转角与脉冲数量成正比，转速与脉冲的频率成正比。您可以藉控制脉冲数量来精密地控制转子位置，使其适合于定位。