微步波形
与 spreadCycle 等电流控制型斩波原理不同，stealthChop 是一种电压控制型斩波原理。这一点在测量与线圈串联的微步电流时可见（见图 1a）。该驱动器并不刻意使电机电流严格匹配微步波形，因此无需使用快速衰减周期。它仅通过“导通 → 慢衰减 → 导通 → 慢衰减”的序列来驱动线圈。相比之下，像 spreadCycle 这样的电流控制型原理需要快速衰减周期才能实现精确的线圈电流（见图 1b）。spreadCycle 使用的序列是“导通 → 慢衰减 → 反向导通（即快速衰减）→ 慢衰减”。因此，stealthChop 在每个斩波周期中的电流纹波较小。
测试电机：QSH418-35-10-027
功耗
由于 stealthChop 降低了电流纹波，电机内部的功耗也可随之降低。这是因为电流纹波会在定子磁性材料中引起涡流。该效应的影响程度在很大程度上取决于电机的金属材料特性。尤其是在电机高速运行时，采用 stealthChop 可显著降低电机温度。
电机噪声
stealthChop 消除了由直流电流控制环路引起的调节振荡，从而降低了电机噪声。由于 spreadCycle 及其他电流调节型斩波原理总是基于每个斩波周期对线圈电流测量值做出反应，而复杂系统中始终存在的几毫伏噪声，以及电机内部两个线圈之间的电场和磁场耦合，都会导致实际电机电流产生微小变化，进而影响斩波器的工作。这些电流变化处于某个分数频段，可能因定子材料的磁致伸缩效应及随之而来的电机轴振动而产生嘶嘶声或唧唧声。
相比之下，stealthChop 以固定的斩波频率工作，除了在电机需要转动时由微步波形序列器所指令的频率变化之外，不存在其他频率变化。
示例测量显示，在低速下电机噪声降低了 10 dB。
电机振动
stealthChop 可以减少电机振动，尤其是对于微步性能较差的电机（例如罐式电机）。这是因为电流调节速度较慢，使得电机能够借助其转子的飞轮质量更加平稳地运行。这种效果在电机转速接近其谐振频率时尤为明显。特别是对于微步角度等间距性较差的电机，使用 stealthChop 运行会更加平滑。
–> 待进行的测量
综合性能
stealthChop 与 spreadCycle 的比较
| 特性 | stealthChop | spreadCycle |
|---|---|---|
| 电机噪声 | 低，主要来自滚珠轴承 | 根据布局质量、电机/电源电压选择及斩波器设置，可听到部分斩波噪声 |
| 电机振动 | 在低速和中速时极低，高速时需要阻尼（皮带传动、飞轮质量） | 在良好的微步分辨率下较低 |
| 转矩 | 全转矩，除非在高加速阶段自动电流调节无法跟随 | 在所有速度下均为全转矩 |
| 电机功耗 | 低，由于电流纹波减小 | 正常，可通过 coolStep 降低 |
| 高加速和减速 | 受自动调节参数的限制，采用前馈调节时无特殊限制 | 无特殊限制 |
| 低速性能 | 极其平滑，即使对于非最佳微步电机也是如此 | 平滑 |
| 高速性能 | 取决于电机和负载情况——需要飞轮质量或负载阻尼 | 非常好 |
| coolStep | 在高速范围内自动根据负载调节电流 | 在中速范围内使用 stallGuard |
| stallGuard | 不支持，但可在中高速下通过 PWM 占空比（PWM_STATUS）估算负载 | 支持，在中速范围内 |
| 电流调节 | 自动调节，使用 PI 调节器较慢，或使用输入脉宽前馈。在自动调节模式下，电流下限由电机电阻和电源电压决定 | 直接逐周期调节，可调节高低电流，并尽可能快速地响应 |
为了在任何速度下都能获得最佳的电机性能，stealthChop 驱动器支持模式混合。某些应用可能受益于 spreadCycle 的高速性能，以及 coolStep™ 或 dcStep™。对于这些应用，可以考虑基于速度的切换或根据具体情况的切换。由于 stealthChop 在低速设置下提供了前所未有的性能，因此可以为切换到其他模式定义一个上限速度。这样，在决定使用 stealthChop 实现最低噪声运行（例如在低速和静止状态下）时，无需做出妥协。在选择阈值速度时，除非选择了一个非常低的阈值（VPWMTHRS 或 TPWMTHRS），否则在实际应用中进行验证非常重要。图 3 展示了不同使用场景下的多个示例。为了简化使用，建议采用自动电流缩放，但这会对加速度上限产生一定的限制。当在两种模式之间切换时，电机会出现一个冲击，因为系统固有的特性是：电流控制型斩波器会按照微步波形直接将电流送入线圈，而电压控制型 PWM 则施加由当前微步波形位置所决定的电压。在电压模式下，线圈电流会延迟，这是由于电机反电动势会根据负载角从 PWM 电压中减去一部分。在低速和静止状态下，没有可察觉的差异，但在速度升高时，最多可能会累积一个整步的差异（见图 3 中的红色三角形）。在此速度下进行切换会导致负载角产生冲击，这会在短时间内降低电机转矩，从而在某些条件下（尤其是在高加速度设置下）可能导致电机堵转。选择较低的切换速度可以避免这种风险。
文章原作：Bernhard Dwersteg ；由饭谷仔翻译并发布于 海蓝岛。
