使用 SPI 接口运行时，DRV8461 支持失速检测。

步进电机的绕组电流、反电动势和电机的机械扭矩负载之间有着独特的关系，如图 7-42 所示。对于空载电机，反电动势与绕组电流之间呈 90° 异相。对于给定的绕组电流，当电机负载接近电机的最大扭矩能力时，反电动势将与绕组电流同相。通过检测电机电流的上升和下降电流象限之间的反电动势相移，DRV8461 可检测到电机过载失速情况或线路末端运动。

图 7-42 通过监控电机反电动势进行失速检测

失速检测算法在以下情况下启用：

• 该器件编程为使用 SPI 接口运行 (MODE = 1)

• 衰减模式编程为智能调优纹波控制 (DECAY = 111b)

• EN_STL 为 1b

• 不存在故障条件（UVLO、OCP、OL、OTSD 等）。

该算法可通过监控 PWM 关断时间来比较上升和下降电流象限之间的反电动势，并生成一个称为扭矩计数的参数，该参数由 TRQ_COUNT 寄存器表示。进行比较时，TRQ_COUNT 值在很大程度上与电机电流、环境温度和电源电压无关。即使驱动器在全步进模式下运行，也可以检测电机失速。

TRQ_COUNT 的计算结果是最近四个电气半个周期的运行平均值。TRQ_COUNT 寄存器每个电气半个周期更新一次。更新后的 TRQ_COUNT 与 STALL_TH 进行比较，如果检测到失速情况，则会在电气半个周期电流过零时报告并锁存失速故障。

对于轻载电机，TRQ_COUNT 将为非零值。当电机接近失速状态时，TRQ_COUNT 将接近零并可用于检测失速状态。

• 如果任何时候 TRQ_COUNT 降至失速阈值（由 STALL_TH 寄存器表示）以下，该器件将检测到失速。

• STALL、STL 和 FAULT 位将在 SPI 寄存器中被锁存为 1b。

• STL_REP 位控制失速的报告方式。

  • 如果 STL_REP 位为 1b，当检测到失速时，nFAULT 引脚将被驱动为低电平。

  • 如果 STEL_REP 为 0b，则即使检测到失速，nFAULT 引脚也将保持高电平。

在失速情况下，电机轴不会旋转。当失速条件消失并且电机转速从零升至其目标速度时，电机会呈斜坡趋势增加到目标转速。当通过 CLR_FLT 位或 nSLEEP 复位脉冲发出清除故障命令后，nFAULT 将被释放并且故障寄存器将被清除。

电机线圈阻抗较高可能会导致 TRQ_COUNT 低。TRQ_SCALE 位允许按比例调高 TRQ_COUNT 值，以便于进一步处理。

• 如果最初计算的 TRQ_COUNT 值小于 500，并且 TRQ_SCALE 位为 1b，则 TRQ_COUNT 输出寄存器将乘以 8。

• 如果 TRQ_SCALE 位为 0b，TRQ_COUNT 会保留算法最初计算的值。

失速阈值可通过两种方式设置 –

• 用户可以通过观察 TRQ_COUNT 输出在所有运行条件下的行为来写入 STALL_TH 位。

• 该算法可以使用自动失速学习过程来学习失速阈值，如下所述：

  • 开始学习之前，请确保电机已达到其目标速度。请勿在电机转速加快或减慢时学习失速阈值。

  • 通过将 STL_LRN 位设置为 1b 开始学习。

  • 空载运行电机。

  • 等待 32 个电气周期，让驱动器了解稳态计数。

  • 让电机失速。

  • 等待 16 个电气周期，让驱动器了解失速计数。

  • 如果学习成功，STL_LRN_OK 位会变为 1b。

  • 失速阈值计算为稳定计数和失速计数的平均值，并存储在 STALL_TH 寄存器中。

下面展示了有关如何设置失速阈值的流程图。

图 7-43 失速学习流程图

有时，由于电机运行或失速时扭矩计数不稳定，自动失速学习过程可能无法成功进行。例如，当电机具有较高的线圈电阻或以非常高或低的速度运行时，扭矩计数可能会随时间变化很大，并且稳定计数与失速计数之间的差异可能很小。在这种情况下，建议不要使用自动失速学习方法。用户应仔细研究整个工作条件范围内的稳定计数和扭矩计数，并将阈值设为介于最小稳定计数和最大失速计数之间的中间值。

在一种速度下获得的失速阈值可能不能充分适合其他速度。建议每当电机转速变化百分比大于 10% 时，均重新获得失速阈值。