图 9:RL 电路中的电流按指数规律上升。

    当R L 电路放电时，将观察到相同的指数行为。实际上，无刷直流放大器具有相当高的PWM 频率，电流不容易达到稳态。该频率通常高于50 k H z，因此在每个换相步骤中，有足够的周期对电流进行适当调制。对于50k H z 的PWM 频率，关闭和打开晶体管的周期时间等于20μs。考虑到六步换向，一个以40000 r p m（667H z）运行的单极对电机的一次换向时间，需要250μs。这样，在一步换向期间，至少有250/20=12.5 个PWM 周期。

    无刷直流电机的电气时间常数τ 为几百微秒。因此，在每个PWM 周期内，电流将有时间作出反应。但是，机械时间常数在几毫秒范围内，因此机械时间常数和电气时间常数之间的系数为10。因此，当电压以典型PWM频率切换时，电机转子本身没有足够的时间响应。几千Hz 的低PWM 频率可能会导致转子振动和可听见的噪音。建议使用高于可听频率的频谱，即至少高于20 kHz。

    PWM 将导致每个周期的电流上升和下降。电流最小值和最大值之间的变化称为电流纹波。高电流纹波可能会导致问题。建议将其保持在尽可能低的水平。电机转矩需要考虑平均电流。平均电流取决于占空比，与电流纹波无关。

    与有刷直流电机不同，无刷直流电机没有电刷。高电流纹波对寿命本身没有影响。电流波动会对电机损耗产生很大影响，产生不必要的热量。电流纹波将产生两类损耗：

    焦耳损耗。电流纹波将增加均方根（R M S）电流值，这是焦耳损耗计算中考虑的。纹波将产生额外的热量，但不会增加平均电流，因此不会增加扭矩。请注意，它是RMS 电流函数变化的平方。

    铁损耗。根据法拉第电磁感应定律，导电材料中磁场的变化将产生电压，然后产生被称为涡流的电流回路。铁损耗与电机速度的平方和电机电流的平方成正比。根据实际测量，当电流纹波较大时，产生的额外铁损耗会显著增加。因此，保持电流纹波尽可能低非常重要。

    我们可以制定一些建议，以尽量减纹波：

    降低或调整电源电压。电流纹波与电源电压成比例。高电压，有助于到达需要高速或更高功率的极端工作点。然而，如果应用不需要高速或高功率，则较低的电源电压将有利于降低电流纹波。在相同负载点下，以较低电压运行也会增加占空比，这将进一步降低电流纹波。务必将PWM 的占空比尽可能保持在50% 以内，这是最坏的情况。

    增加PWM 频率。频率越高，PWM 的周期越短；因此，电流上升的时间更短。建议无刷直流电机的PWM 频率不低于50 kHz。80 kHz 或更高的PWM 频率，更适合于电气时间常数非常小的电机。

    增加电感。无刷直流电机的电感值非常小。增加外部电感是一个好主意，因为它们可以减缓电流的上升和下降，从而减少电流纹波。此外，针对1 k H z 的PWM频率给出了指定的电感值。由于电机电感随PWM 频率变化，在50 kH z 的典型PWM 频率下，电感可能会降低至规定值的70%。

    通常通过实验确定电感的最佳值。需要增加额外的电感，如图10 所示。虽然这种解决方案可以解决当前的纹波问题，但集成附加电感可能并不容易，尤其是在空间有限的情况下。因此，首先探索其它两种方案通常是明智选择。