CN109247054B - 用于测量步进电机的反电动势的方法和设备及集成电路 - Google Patents
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Abstract
在所描述实例中，一种设备(800)包含：FET驱动器电路(812)，其经配置以将电流供应到步进电机中的线圈，所述FET驱动器电路(812)经配置以使用固定增量电流调节到所述线圈的所述电流；电流斩波器PWM电路(810)，其耦合到所述FET驱动器电路(812)，所述电流斩波器PWM电路(810)经配置以供应对应于步进控制信号及方向控制信号的脉冲；反电动势BEMF监测器(822)，其耦合到所述电流斩波器PWM电路(810)，所述反电动势BEMF监测器(822)经配置以测量关断时间脉冲且输出BEMF监测器信号；及控制器(801)，其耦合到所述电流斩波器PWM电路(810)以供应所述步进及方向控制信号且经耦合以接收所述BEMF监测器信号。
Description
技术领域
本发明大体上涉及步进电机，且更特定来说，涉及具有反电动势(BEMF)测量的步进电机。
背景技术
步进电机是常用于位置任务的外部换向电机。使用开环方法来控制及操作步进电机。在此开环方法中，控制器将换向信号发送到电机。开环控制假定电机对控制器信号作出响应。接着，从预期电机响应确定位置。对于轻负载电机且在低速下，开环方法效果良好。然而，在开环步进电机控制系统中，转子可能由于若干原因而无法换向到所要位置，所述原因包含：随机电噪声；高负载；脉冲载荷；及/或控制线或电机绕组中的开路。这些可能故障使开环控制系统在许多位置关键应用中不受欢迎。
有时在系统中使用闭环方法来确认步进电机遵循来自控制器的换向信号。可通过若干方式监测位置反馈，例如将旋转编码器添加到步进电机轴或通过将线性编码器添加到系统的另一移动部件。确认位置移动的这些方法会增加额外复杂性，需要额外硬件，且增加整体系统的额外成本。在电机控制中，在一些外部换向电机中使用反电动势(BEMF)电压来感测转子的移动。当使用电流来驱动电机时，逆电动势推斥电流。在电动机中，电机具有线圈，所述线圈随着其旋转而遮断磁场。因此，电机即使在发电机作为电机旋转的同时仍充当发电机。引起的BEMF电压与电机速度及位置成比例，且因此用于间接测量电机速度及位置。典型的BEMF电压测量过程开始是使将电势供应给电机的驱动晶体管空闲，等待足够的时间使瞬态电压放电，且接着测量由于BEMF引起的电压。然而，使用测量步进电机中的BEMF的这些方法具有限制。在步进电机的全步模式中，不存在电机绕组中的电流为零的时间，因此无法进行BEMF电压测量。在其它操作模式中，在初始磁场衰减的时间之后可用于BEMF电压测量的时间相当短。需要且期望改进。
发明内容
在所描述实例中，一种设备包含：FET驱动器电路，其经配置以将电流供应到步进电机中的线圈，所述FET驱动器电路经配置以使用固定增量电流调节到所述线圈的所述电流；电流斩波器PWM电路，其耦合到所述FET驱动器电路，所述电流斩波器PWM电路经配置以供应对应于步进控制信号及方向控制信号的脉冲；反电动势(BEMF)监测器，其耦合到所述电流斩波器PWM电路，所述反电动势(BEMF)监测器经配置以测量关断时间脉冲且输出BEMF监测器信号；及控制器，其耦合到所述电流斩波器PWM电路以供应所述步进及方向控制信号且经耦合以接收所述BEMF监测器信号。
附图说明
图1是步进电机控制器、步进电机驱动器及具有直接BEMF测量及反馈的步进电机的框图。
图2是展示步进电机在全步操作中的相电流的图形。
图3是展示步进电机在半步操作中的相电流的图形。
图4A及4B分别是单电机相的示意图及峰值电流波形的对应图形。
图5是展示差分Vbemf电压波形、对应线圈电流波形及对应接通时间脉冲波形的时序图。
图6是仿真电机电压Vm对时间ΔTon的绘图。
图7是展示关于固定ΔI步进电机调节方法的实例布置的差分Vbemf电压波形、对应线圈电流波形及对应关断时间脉冲波形的时序图。
图8是步进电机控制器、步进电机驱动器及具有用于间接测量BEMF的实例布置的步进电机的框图。
图9是方法布置的流程图。
图10是替代方法布置的流程图。
具体实施方式
不同图中的对应数字及符号通常是指对应部件，除非另有指示。各图未必按比例绘制。术语“耦合”可包含使用中介元件进行的连接，且额外元件及各种连接可存在于经“耦合”的任何元件之间。
步进电机响应于脉冲信号而提供精确的机械运动。不同于按由电势确定的速度运行的直流刷电机，步进电机在每一步进中以精确增量式旋转从一个位置旋转到另一位置。控制器提供为推进步进电机所需要的脉冲信号。步进电机可具有带齿铁齿轮，所述带齿铁齿轮与在所述齿轮周围的磁铁对准。齿轮响应于施加到线圈的电流而改变位置。脉冲宽度调制(PWM)电路可将脉冲施加到线圈。
图1是包含步进电机控制器、步进电机驱动器及具有直接BEMF测量及反馈的步进电机的系统的框图。系统100具有：步进电机控制器，即控制器101；步进电机驱动器，即驱动器102；及步进电机，即MTR 104。在步进电机104内，展示了一对线圈，即线圈1 106及线圈2108。步进电机驱动器，即驱动器102，包含四(4)个框，其为：电流斩波器PWM 110、FET驱动器112、BEMF1区段120，及BEMF2区段130。BEMF1区段120含有三(3)个框，其为：BEMF1监测器122、模/数转换器(ADC)124，及模拟前端(AFE)126。BEMF2区段130含有三(3)个框，其为：BEMF2监测器132、ADC 134，及AFE 136。
控制器101具有耦合到驱动器102的至少两个输出，即STEP及DIR。控制器101从驱动器102接收输入BEMF。电流斩波器PWM 110耦合到FET驱动器112。线圈1 106耦合到FET驱动器112及AFE 126。AFE 126耦合到ADC 124，ADC 124耦合到BEMF1监测器122。线圈2 108耦合到FET驱动器112及AFE 136。AFE 136耦合到ADC 134，ADC 134耦合到BEMF2监测器132。
在操作中，控制器101，其可为微处理器、微控制器单元(MCU)或其它逻辑装置，将步进及方向信号STEP及DIR提供到驱动器102。STEP及DIR信号指示步进电机要移动到的步进距离及步进方向。响应于步进及方向信号，驱动器102激活电流斩波器PWM 110以将峰值电流调节信号提供到FET驱动器112。在峰值电流调节中，在脉冲宽度调制(PWM)周期开始时，驱动器112将高电压施加到线圈，且随着线圈电流增加而对其进行监测。当电流达到预定极限时，关断到线圈的电势，且线圈电流在固定关断时间内衰减。在每一周期中，FET驱动器112驱动线圈1 106及线圈2 108以将电流供应到电机的线圈。电流斩波器PWM 110将脉冲输出到FET驱动器以调制接通时间信号来控制电势被施加到线圈的接通时间。因为电路在电流达到预定极限时“斩”断电流，所以电路110被称为“电流斩波器”。因此，系统使用脉冲宽度调制(PWM)来调节电流。BEMF1区段120在驱动电流为零的时间内监测线圈1 106。在驱动电流为零之后，AFE 126感测及放大BEMF电压。AFE 126输出模拟信号，ADC 124使信号数字化且将数字信号发送到BEMF1监测器122。BEMF2区段130发生类似的过程。BEMF2区段130在驱动电流为零的时间内监测线圈2 108。在驱动电流为零之后，AFE 136将BEMF电压放大到使ADC 134能够使信息数字化且将所述信息发送到BEMF2监测器132的范围。控制器101接收BEMF输入且在供应后续步进及方向信号时结合BEMF信息。
图2是展示步进电机在全步操作中的相电流的图形200。水平轴是图形200的时间，且竖直轴是步进输入202信号的电压、相1电流波形204的电流及相2电流波形206的电流。相波形被展示为稳态电流电平。然而，相1电流波形的部分的扩大216更准确地展示了表示几乎恒定电流电平的稳态线220包括由图1的电流斩波器110时控且由图1的FET驱动器112产生的一系列小锯齿电流斜坡220。使用到上文所描述的FET驱动器电路的PWM信号调节电流以维持大致恒定电流电平。
在全步步进电机操作中，相1及相2中的任一相均不处于非驱动时段中，这使得没有机会间接测量BEMF电压。相1电流波形中的零交叉点210及相2电流波形中的零交叉点212展示了电流在零安培处不会停止。在微步电机操作模式中，存在线圈处于零电流的时间。然而，线圈电流为零电流的时间常常太短而无法允许有时间来测量BEMF电压。
图3是展示步进电机在半步操作中的相电流的图形。在图形300中，水平轴表示时间，且竖直轴表示步进输入302的电压以及相1电流304及相2电流306的电流。相电流的稳态电流电平表示包括类似于图2中的扩大216的一系列小锯齿电流斜坡。在半步操作中，相1电流波形304具有驱动器不驱动且电流处于零安培的时间310的部分。当相电流为零时可进行BEMF测量，且可有足够的时间使瞬态线圈电压衰减，从而展现真实的BEMF电压。然而，随着电机速度增加，可用于测量的时间会缩短，且最终，可进行测量的时间太短而无法进行准确的BEMF测量。对于四分之一步或更高步操作，处于零电流的时间甚至更小，从而导致对测量BEMF电压的显著限制。在较高电机速度下，由于缺乏时间来完成BEMF测量，故直接测量途径失败。
图4A及4B分别是单电机相电路的示意图及峰值电流波形的对应图形。示意图400含有高侧驱动晶体管411、低侧驱动晶体管413、电机绕组415、绕组电阻417，及被展示为电压源419的BEMF电压。在图4A中的此实例中，高侧驱动器411进行传导且低侧驱动器413关断，如由电流箭头412所指示。高侧驱动器411将电流从被标记为410的电机电压Vm通过绕组415、内部电阻417、BEMF电压419传导到负电势或接地电势。通过接通高侧驱动器411以容许相电流412在时间Ton期间达到预定峰值电流阈值来调节相电流电平(见图4B中的412)。在那时，在固定时间Toff内关断高侧驱动器(且接通低侧驱动器)。在固定时间Toff结束时，重新接通高侧驱动器且过程重复。如上文所描述，此过程被称为峰值电流调节。在图4B中的图形401中展示了操作。在图4B中的锯齿相电流412的峰值处展示了预定电流阈值420。在波形412开始时，高侧驱动器(图4A中的411)在被标记为421的时间Ton期间进行传导。在满足峰值电流阈值(见图4B中的427)之后，在固定时段Toff 423内关断高侧驱动器且电流的被标记为425的电流差ΔI减小。周期重复，如图形401的波形412中所展示。使用示意图400及波形401，可如在方程式(1)中表达电流改变ΔI：
其中R是电阻器417的值，即绕组电阻，I是电流，Vbemf是由于图4A中的BEMF419引起的电压，且L是图4A中的线圈415的电感。
接通时间Ton由方程式(2)给出：
将方程式(1)代入方程式(2)中的ΔI，Ton由方程式(3)给出：
如方程式(3)中所展示，接通时间Ton随着Vbemf而变化，这表明可使用Ton来测量Vbemf。使用接通时间Ton来控制电机驱动器FET以将电压Vm供应到电机中的线圈，直到电流I达到预定最大值。接着，电流衰减直到下一周期。因为接通时间Ton改变，如图3中所展示，所以可使用Ton来设法确定Vbemf。然而，实际上，此测量有问题。如方程式(3)中所展示，Ton与高度可变的电机供应电压Vm、电机线圈电阻R及电压Vbemf成反比地变化。由于Vm通常比Vbemf大得多，且Vm具有高变化，故辨别Vbemf改变与Vm改变不会提供稳健的检测方法。如下文进一步所描述，使用差分测量来尝试抵消Vm变化也是无效的。
图5是展示差分Vbemf波形的时序图。时序图500具有三个波形：Vbemf 510；驱动电流520；及相时序530。水平或x轴是时序图500中的波形中的每一者的时间。竖直轴是：(a)Vbemf 510的电压；(b)驱动电流520的安培；及(c)相时序530的电压。Vbemf波形510展示Vbemf电压的增加，即ΔVbemf 514。驱动电流波形520展示峰值电流阈值522、固定时间Toff524、增量电流ΔI 526，及变化的Ton 528。相波形530展示不同时段的两个变化的接通电压脉冲Ton。Ton脉冲532长于Ton脉冲534。
图5中的波形是驱动步进电机线圈的“峰值电流”方法的另一实例。在峰值电流方法中，Toff恒定且Ton变化以将电流驱动到经编程阈值(图5中的522)。接通时间Ton的改变(ΔTon)由方程式(4)给出：
ΔTon＝Ton1-Ton2或
方程式(4)展示了，即使在使用差分测量时，差分测量ΔTon仍取决于变化的电机电压Vm以及电流I与温度相依电阻R的乘积。电压Vm的变化再次使较小的Vbemf电压不清楚。
图6是相对于差分接通时间ΔTon绘制的仿真电机电压Vm的绘图600，其进一步绘示了差分量ΔTon对电机电压Vm的相依性。绘图600的竖直或Y轴表示以微秒(uS)为单位的ΔTon。水平或X轴表示以伏特(V)为单位的Vm。数据线610展示在Vm从10V扫描到60V时ΔTon的仿真。数据线610展示了电压Vm的改变对ΔTon有直接且非线性的影响。
此应用的实例布置在步进电机调节方案中使用固定增量电流范围ΔI而非固定接通时间Ton。固定ΔI调节方法移除了ΔTon对电机电压Vm的相依性，且因此实现了Bemf电压的准确且稳健的评估。在不进行Vbemf的直接测量的情况下且在不需要停用相电流驱动器的情况下执行BEMF测量。布置的固定ΔI调节方法还即使在电机电流I不是零时仍实现了贯穿整个换向周期进行BEMF电压评估。固定ΔI调节方法还实现了确定与电机电流的相有关系的BEMF电压相。使用在实例布置中提供的Vbemf电压的准确且稳健的评估，Vbemf测量可实现在不使用外部位置传感器的情况下且在不使用为读取那些外部传感器所需要的关联硬件的情况下确定转子移动。
图7是展示使用固定ΔI步进电机调节方法的布置的操作的时序图。时序图700具有三个波形：Vbemf 710；驱动电流720；及相时序730。水平或x轴是时序图700中的波形中的每一者的时间。竖直轴是Vbemf 710的电压、驱动电流720的以安培为单位的电流，及相时序730的电压。Vbemf波形710展示部分711中的电压Vbemf1与部分712中的电压Vbemf2之间的差分电压ΔVbemf 714，其类似于图5中的ΔVbemf电压增加514。驱动电流波形720展示峰值电流阈值722、下限电流阈值723、固定增量电流ΔI 726，及变化的Ton 728。相时序波形730展示两个变化的关断时段：对应于下限Vbemf电压711的Toff1(732)；及对应于较高Vbemf电压712的Toff2(734)。时段Toff1732短于时段Toff2734。在驱动电流达到峰值电流阈值之后，在驱动电流波形720上出现两个区域750及754。在驱动电流达到下限电流阈值之后，在驱动电流波形720上出现两个区域752及756。接通时间Ton被展示为大约恒定，接通时间是在电机被驱动时电流I从下限阈值723上升到较高阈值722所需要的时间。接通时间是由电机电阻R确定，且虽然在图7中的实例中大约类似，但Ton也可变化。
在操作中，下限阈值与上限阈值(723、722)之间的电流改变固定为ΔI。在接通时间Ton期间，线圈电流720增加，直到其达到峰值电流阈值722。参考图7中的驱动电流波形720，在区域750中获得峰值电流阈值。在时间750，相驱动730关断且线圈电流衰减，直到线圈电流达到区域752中的下限电流阈值723。衰减时段Toff1 732取决于电压Vbemf1、线圈电阻R及电感L，但不取决于电机电压Vm。在电流在时段Toff1结束时达到下限电流阈值723(区域752中所展示)之后，过程重复。遵循驱动电流波形720到区域754，Vbemf1 711转变到较高电压eVbemf2(712处所展示)。线圈电流720在区域754中获得峰值电流阈值722，从而导致相驱动关断，且时段Toff2 734开始。遵循电流驱动波形720，电流衰减到下限电流阈值723(区域756中所展示)。衰减时段Toff2 734长于第一Toff1 732时段，这是因为Vbemf电平712高于Vbemf电平710。在驱动电流在时段Toff2 734结束时达到下限电流阈值(在区域756中)之后，过程重复。在布置中，关断时间Toff不固定，代替地，电流改变ΔI固定。使用Toff1时段，ΔI被表达为：
方程式(5)展示了实例配置的使用会使Vbemf1独立于高度可变的电机电压Vm。时间Toff1仅取决于线圈电感L、线圈电阻R、电流I、固定增量电流ΔI及Vbemf。电流I被监测，电感L是已知的，ΔI是已知的，且线圈电阻R可针对各种温度及电流I而特性化。使用这些参数，可由控制器或其它系统资源使用方程式(5)计算电压Vbemf。
在期望Vbemf改变(ΔVbemf)的系统中，从方程式中抵消线圈电流I及电阻R，如在形成方程式(6)中所展示：
如方程式(6)中所展示，电压Vbemf的改变ΔVbemf仅取决于电机线圈的电感L、已知增量电流范围ΔI，及两个经测量关断时间Toff1及Toff2。术语ΔVbemf不取决于温度相依线圈电阻R或高度可变的电机电压Vm。因为改变ΔVbemf取决于Toff时段的长度，所以可使用简单计数器来计算ΔVbemf。替代地，可使用Toff1及Toff2的时间测量。可使用改变ΔVbemf确定电机的位置。此应用的布置的使用减少了对于通常用于间接测量Vbemf的复杂硬件的需要。
图8是包含步进电机控制器、步进电机驱动器及具有间接测量BEMF的实例布置的步进电机的系统的框图。系统800具有步进电机控制器801、步进电机驱动器802及步进电机804。在步进电机804内，展示了一对线圈：线圈1 806及线圈2 808。步进电机驱动器802包含三(3)个框，其为：电流斩波器PWM 810、FET驱动器812及BEMF监测器822。
控制器801具有至少两个输出，其为：STEP及DIR，耦合到驱动器802。控制器801从驱动器802内的BEMF监测器822接收输入BEMF。电流斩波器PWM 810耦合到FET驱动器812及BEMF监测器822。FET驱动器812耦合到线圈1 806及线圈2 808。
在实例布置中，驱动器802可被实施为单个单片集成电路。在另一实例布置中，驱动器802及控制器801可实施于单个集成电路上。控制器801可使用例如微处理器、微控制器单元的可编程装置或通过例如状态机的逻辑电路系统来实施。例如现场可编程门阵列(FPGA)、复杂逻辑可编程装置(CPLD)及专用集成电路(ASIC)的用户可定义集成电路可用于实施控制器801，且在替代布置中，还可包含驱动器802。数字信号处理器(DSP)及混合信号处理器(MSP)也可用于实施所述布置。
在操作中，控制器801，其可为微处理器、微控制器单元或其它逻辑装置，将步进及方向信号STEP及DIR提供到驱动器802。响应于步进及方向信号，驱动器802激活电流斩波器PWM 810以将通过使用预定电流改变ΔI而调节的脉冲信号提供到FET驱动器812。此驱动器如来自图7的波形730中所展示而操作。FET驱动器812在步进电机的一个相内驱动线圈1806且在步进电机的第二相内驱动线圈2 808。在一个实例中，BEMF监测器822对电流斩波器810Toff输出的脉冲率计数且经由BEMF信号将计数率信息提供到控制器。在另一实例中，使用BEMF监测器822内的高频参考时钟(例如20MHz)来测量Toff脉冲宽度的时间，且所述时间在BEMF信号上作为输出被供应。控制器801接收BEMF信号信息，计算BEMF值，且将其结合到后续步进及方向信号中。控制器801可使用电压Vbemf的直接计算或通过跟踪BEMF的改变(ΔVbemf)以跟踪电机步进来确定步进电机的位置。上文所描述的方程式5及6可由控制器801计算。
在比较步进电机驱动器802的实例布置与图1中的步进电机驱动器102时，步进电机驱动器802所需要的硬件的量及复杂性由图1的步进电机驱动器102中所展示的一对AFE126及136以及ADC 124及134减少。此外，步进电机驱动器802在换向周期期间的任何时间且在任何步进模式中间接确定BEMF电压的能力使步进电机驱动器802含有对于确定及使用用于转子移动的BEMF电压更稳健的实例布置。
图9是绘示方法布置900的框图。在图9中，展示了用于确定将固定增量电流供应到步进电机的驱动器的关断时间Toff的长度的方法。如方程式(5)中所展示，因为电流改变ΔI是已知的，所以关断时间Toff可用于使用电流I、电阻R及电感L的值确定由于BEMF引起的电压Vbemf。
方法开始于步骤901，即开始。方法转变到步骤903，其中驱动器开始在例如图1中所展示的步进电机的相内将电流供应到线圈。在实例中，例如功率FET的高侧驱动器装置将线圈耦合到电机电压Vm。方法转变到步骤905，其中测试电流。监测通过线圈的电流，即线圈电流。如果步骤905处的决策错误F，那么方法继续在步骤903处将电流供应到线圈。当电流达到例如图7中所展示的预定最大值Imax时，方法转变到步骤907。
在步骤907处，初始化计数器。例如，计数器可驻留在图8中的BEMF监测器框822中。方法接着继续到步骤909。在步骤909处，通过将线圈耦合到接地电势而执行关断时间Toff。方法转变到决策框911，其中测试线圈电流。如果线圈电流大于最小电流Imin，那么方法转变到步骤915且使计数器增量。方法接着继续在方法步骤909处执行关断时间Toff，对照如图7中所展示的预定最小电流测试电流，直到电流达到最小电流。当电流大于最小电流Imin时，将在步骤915处使计数器增量以对Toff时段的时间计数。当框911处的决策正确时，方法输出指示时间段Toff的计数。方法接着通过返回到步骤903且将电流供应到电机而继续。周期重复。如图7中所展示，方法使用固定电流改变ΔI供应电流以调节到电机线圈的电流。
图10以流程图绘示用于使用Toff计数器测量(或替代地，Toff时间)来确定BEMF电压的改变ΔVbemf的方法1000。在图8中，图10的方法可在控制器801内实施。
在图10中，方法开始于步骤1001。在步骤1003处，接收关断时间Toff1的第一值。在实例中，控制器801可从BEMF监测器822接收关断时间计数。Toff计数对应于时间Toff的持续时间。在步骤1005处，接收第二关断时间Toff2。再次，在图8中，控制器801可从BEMF监测器822接收第二关断时间计数。在步骤1007处，使用上文所描述的方程式(6)计算ΔVbemf的改变。可使用Vbemf的改变确定电机的位置。例如，如图7中所展示，改变ΔVbemf对应于位置改变。
在替代途径中，图8中的控制器801可使用电压Vbemf及方程式(5)来确定电机位置。方程式(5)中的计算取决于电阻R，电阻R是温度相依的。
在布置中，可甚至针对全步操作确定步进电机的电压Vbemf。通过利用电流的固定范围作为调节方法，布置实现了独立于电压Vm确定BEMF电压Vbemf或Vbemf的改变；且不出现零电流条件。可使用BEMF电压确定电机位置。
可对所描述的实例配置进行修改，且可有在权利要求书的范围内的其它布置。
Claims (15)
1.一种用于测量步进电机的反电动势BEMF的方法，所述方法包括：
将具有接通时间及关断时间的脉冲宽度调制信号周期性地供应到所述步进电机中的线圈，所述接通时间与将所述线圈的电流从预定最小电流增加到预定最大电流的时间成比例，所述关断时间与将所述线圈中的所述电流从所述预定最大电流减小到预定最小电流的时间成比例；
在供应所述脉冲宽度调制信号的第一周期中，测量第一关断时间；
在供应所述脉冲宽度调制信号的第二周期中，测量第二关断时间；及
使用所述第一关断时间与所述第二关断时间之间的差，确定所述步进电机的由于所述BEMF引起的电压的改变，
其中确定所述步进电机的由于反电动势引起的电压的所述改变ΔVbemf包含计算：
其中Toff1是所述第一关断时间，Toff2是所述第二关断时间，ΔI是所述预定最大电流与所述预定最小电流之间的所述差，且L是所述线圈的电感。
2.根据权利要求1所述的方法，其中测量所述第一关断时间包含对所述第一关断时间期间的具有已知频率的脉冲计数，及存储与所述第一关断时间成比例的第一计数。
3.根据权利要求2所述的方法，其中测量所述第二关断时间包含对所述第二关断时间期间的具有已知频率的脉冲计数，及存储与所述第二关断时间成比例的第二计数。
4.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述第一关断时间与所述第二关断时间之间的差进一步包含从所述第一关断时间减去所述第二关断时间。
5.根据权利要求3所述的方法，其中使用耦合到将所述电流供应到所述线圈的驱动电路的反电动势监测器中的计数器形成所述第一计数及所述第二计数。
6.一种用于确定步进电机的反电动势BEMF电压的方法，所述方法包括：
在对应于将步进电机中的线圈中的电流增加到预定最大电流的接通时间内将电压供应到所述线圈；
在对应于允许所述线圈中的所述电流减小到预定最小电流的关断时间内移除所述步进电机中的所述线圈的所述电压；
对具有已知频率的若干脉冲计数以形成对应于所述关断时间的持续时间的计数；及
使用所述预定最小电流与所述预定最大电流之间的所述电流的改变、所述关断时间、所述线圈的电感、所述线圈中的电流及所述线圈的电阻确定由于反电动势BEMF引起的电压，
其中确定由于所述BEMF引起的所述电压包含计算：
其中Toff1是所述关断时间，ΔI是为所述预定最大电流与所述预定最小电流之间的差的固定增量电流，L是所述线圈的所述电感，I是到所述线圈的恒定电流，R是所述线圈的所述电阻，且Vbemf1是由于所述BEMF引起的所述电压。
7.根据权利要求6所述的方法，且其进一步包含使用所述Vbemf1电压来确定所述步进电机的位置。
8.一种用于测量步进电机的反电动势BEMF的设备，所述设备包括：
FET驱动器电路，其经配置以将电流供应到所述步进电机中的线圈，所述FET驱动器电路经配置以使用固定增量电流ΔI调节到所述线圈的所述电流；
电流斩波器脉冲宽度调制电路，其耦合到所述FET驱动器电路，所述电流斩波器脉冲宽度调制电路经配置以供应对应于步进控制信号及方向控制信号的脉冲；
反电动势BEMF监测器，其耦合到所述电流斩波器电路，所述反电动势BEMF监测器经配置以测量关断时间脉冲且输出BEMF监测器信号；及
控制器，其耦合到所述电流斩波器脉冲宽度调制电路以供应所述步进控制信号及所述方向控制信号且经耦合以接收所述BEMF监测器信号，其中所述BEMF监测器包含计数器，所述计数器在来自所述电流斩波器脉冲宽度调制电路的所述关断时间脉冲期间进行计数以形成对应于关断时间信号的持续时间的计数，
其中所述控制器接收对应于所述关断时间脉冲的关断时间Toff1的所述计数，且所述控制器经配置以通过计算以下者而确定由于所述BEMF引起的电压
其中ΔI是所述固定增量电流，L是所述线圈的电感，R是所述电机的电阻，I是到所述电机的恒定电流，且Vbemf1是由于所述BEMF引起的所述电压。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述FET驱动器电路经配置以在接通时间期间将所述电流供应到所述线圈直到所述电流增加到预定最大电流，且所述FET驱动器电路经配置以在关断时间期间停止将电流供应到所述线圈，所述关断时间继续直到所述电流减小到预定最小电流，所述预定最大电流与所述预定最小电流之间的差是所述固定增量电流ΔI。
10.根据权利要求8所述的设备，其中所述电流斩波器脉冲宽度调制电路、所述FET驱动器电路及所述BEMF监测器形成于单片集成电路上。
11.根据权利要求8所述的设备，其中所述步进电机包含作为第一线圈的所述线圈，且进一步包含至少第二线圈。
12.一种用于测量步进电机的反电动势BEMF的设备，所述设备包括：
FET驱动器电路，其经配置以将电流供应到所述步进电机中的线圈，所述FET驱动器电路经配置以使用固定增量电流ΔI调节到所述线圈的所述电流；
电流斩波器脉冲宽度调制电路，其耦合到所述FET驱动器电路，所述电流斩波器脉冲宽度调制电路经配置以供应对应于步进控制信号及方向控制信号的脉冲；
反电动势BEMF监测器，其耦合到所述电流斩波器电路，所述反电动势BEMF监测器经配置以测量关断时间脉冲且输出BEMF监测器信号；及
控制器，其耦合到所述电流斩波器脉冲宽度调制电路以供应所述步进控制信号及所述方向控制信号且经耦合以接收所述BEMF监测器信号，
其中所述BEMF监测器包含计数器，所述计数器在来自所述电流斩波器脉冲宽度调制电路的所述关断时间脉冲期间进行计数以形成对应于关断时间信号的持续时间的计数，
其中所述控制器经配置以接收对应于第一电机操作的第一关断时间的第一计数，且经配置以接收对应于第二电机操作的第二关断时间的第二计数，且经配置以通过计算以下者而确定由于所述BEMF引起的电压的改变ΔVbemf：
其中Toff2对应于所述第二计数，Toff1对应于所述第一计数，ΔI是所述固定增量电流，且L对应于所述线圈的电感。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述控制器经配置以确定对应于由于所述BEMF引起的所述电压的所述改变的电机位置。
14.一种用于驱动步进电机的集成电路，所述集成电路包括：
电流斩波器脉冲宽度调制电路，其用于接收步进控制信号及方向控制信号且经配置以将脉冲输出到FET驱动器电路，所述输出脉冲经配置以使用固定增量电流方案控制到步进电机的电流；
FET驱动器电路，其用于将电流供应到步进电机中的至少一个线圈，所述FET驱动器电路经耦合以从所述电流斩波器脉冲宽度调制电路接收所述输出脉冲；及
反电动势监测器电路，其耦合到来自所述电流斩波器脉冲宽度调制电路的所述输出脉冲，所述反电动势监测器电路输出对应于所述步进电机的反电动势电压的信号，
控制器，其耦合到所述电流斩波器脉冲宽度调制电路以供应所述步进控制信号及所述方向控制信号且经耦合以接收所述对应于所述步进电机的所述反电动势电压的信号，
其中所述反电动势监测器电路包含计数器，所述计数器对来自所述电流斩波器脉冲宽度调制电路的关断时间信号的持续时间计数，
其中所述控制器接收对应于所述关断时间脉冲的关断时间Toff1的所述计数，且所述控制器经配置以通过计算以下者而确定由于反电动势引起的电压
其中ΔI是所述固定增量电流，L是所述线圈的电感，R是所述电机的电阻，I是到所述电机的恒定电流，且Vbemf1是由于所述反电动势引起的所述电压。
15.根据权利要求14所述的集成电路，其中所述电流斩波器脉冲宽度调制电路经配置以将接通时间脉冲供应到所述FET驱动器电路且将关断时间脉冲供应到所述FET驱动器电路。
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