TMC246微步驅(qū)動芯片的原理與應(yīng)用
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??? 摘? 要：TMC246是一款雙全橋驅(qū)動器IC，適用于雙極步進電機控制,。用戶可選擇105℃高溫運行或每相1.5A的大電流工作類別的產(chǎn)品,。該產(chǎn)品具有電流消耗低,、效率高的特點,，并提供了內(nèi)部DAC,，可實現(xiàn)微步進調(diào)節(jié)和智能控制功能,，強化電機和驅(qū)動器的冷卻,。該器件還能通過串行接口(SPI)或模/數(shù)輸入信號進行控制,，并集成了短路,、過熱、欠壓和過壓保護功能,。?
關(guān)鍵詞：?雙全橋,；?? SPI；?? PWM,；? DAC,；?
1．TMC246的主要性能
TMC246是一款雙全橋驅(qū)動芯片，適用于雙極性步進電機的驅(qū)動,。內(nèi)部集成專利技術(shù)無傳感器的失速檢測功能可用在無需外部傳感器的位置控制中,；該功能還可以預(yù)測電機的超載情況，適用于需要高可靠性的場合,。芯片內(nèi)部集成MOSFETs,，采用獨特的Low-RDS-ON技術(shù)達到低功耗，高效率性能,，強化電機和驅(qū)動器的自身冷卻無需外部的散熱設(shè)備,，即使在外部環(huán)境溫度很高的情況下也可以實現(xiàn)1.5A的驅(qū)動電流輸出,。TMC246的低功耗，高效率,，體積小的設(shè)計理念使其成為嵌入式運動控制甚至電池供電設(shè)備的完美選擇,，內(nèi)部集成的DAC功能可實現(xiàn)對電流的微步控制，TMC246可通過SPI串行接口或模擬/數(shù)字信號輸入控制,，另外該芯片還具有短路,，過溫，欠壓,，過載等保護功能,。?
●???? 集成無傳感器的失速探測功能（StallGuard）和負荷測量功能?
●???? 通過簡單便捷的SPI串行總線控制或外部模擬/數(shù)字信號控制
●???? 短路，過溫,，過壓保護功能
●???? 內(nèi)部集成4bitDAC自身可實現(xiàn)16倍的微步細分功能通過SPI可擴展到64倍細分
●???? 可以實現(xiàn)通過外部的模擬信號來實現(xiàn)任意的細分控制
●???? 具有實現(xiàn)電機平滑控制的混合衰減功能
●???? 通過單一電容或外部的時鐘實現(xiàn)頻率的編程控制
●???? 7V-34V電機驅(qū)動電壓
●???? 高達1.5A的電機驅(qū)動電流,，即使在外部溫度105℃時也可以輸出0.8A的電流
●???? 3.3或5V的數(shù)字控制電壓
●???? 低功耗，高效率的RDS-ON電源設(shè)計
2．TMC246封裝方式
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TMC246通過串行總線SPI控制,。通過SPI數(shù)據(jù)設(shè)置兩相線圈的電流和極性,，通過接收到的數(shù)字描述正弦波和余弦波，TMC246可以輸出微步脈沖控制電機,，每個微步都是根據(jù)SPI的數(shù)據(jù)產(chǎn)生,，如果配合使用TMC428（3軸控制芯片）可以自動產(chǎn)生SPI指令和控制電機的波形，實現(xiàn)3軸電機的控制,。
電機的電流值完全依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的4位DAC,，當(dāng)重新上電之后或通過ENN取消使能后所有的寄存器的值為0，此時電機處于低電流的待命狀態(tài),，所有的SPI輸入都具有施密特觸發(fā)器功能
在SPI模式下通過INA,，INB控制基準(zhǔn)電流，在SPI模式下芯片可以通過外部的參考電壓實現(xiàn)每路的DAC,，此功能適合不同的電機,，可以通過將引腳ANN和GND短接實現(xiàn)這個模式。輸入2V的電壓對應(yīng)100%的線圈電流,，不同的DAC電流設(shè)置取決與外部的電壓輸入,。
Standby 和shutdown模式?？梢酝ㄟ^外部認為或內(nèi)部自動將IC的電路設(shè)置為低消耗的Standby待命模式,，在芯片進入Standby模式之前，TMC246將關(guān)閉所有的功率驅(qū)動輸出,，在Standby模式下震蕩器失能,，震蕩器的引腳處于低電平狀態(tài)。Standby模式的再次使能可以通過2種不同的方式實現(xiàn)當(dāng)是使用SPI模式控制時可以通過串行接口實現(xiàn)使能,；當(dāng)在非SPI模式時可以通過ENN引腳來實現(xiàn),。Shutdown模式可以更進一步地減少電流的輸出,，只有通過上拉ENN使其處于高電平來通過SPI方式使能Shutdown模式，當(dāng)在Shutdown模式模式下內(nèi)部所有的參考電壓關(guān)閉SPI電路處于復(fù)位狀態(tài),?？梢酝ㄟ^控制輸出電流實現(xiàn)節(jié)約能量，減少熱量產(chǎn)生,，減少電機上的熱應(yīng)力提高控制精度,，在電機停止時可以將電機線圈的電流減少至我們需要的值。
StallGuard 功能：TMC246具有專利技術(shù)失速檢測功能,，該功能可以通過串行接口以數(shù)字形式將電機當(dāng)前的負載讀出來,，在電機運動過程中讀出的電機負載的值將會以3bit的數(shù)值反應(yīng)出來,，電機上的負載越大所讀出負載的值將越小,。
無需外部傳感器實現(xiàn)位置控制。在不使用外部開關(guān)或光電傳感器的情況下電機可以尋找到某一個位置點,。
5．保護功能
過流保護和診斷功能,。TMC246使用電流傳感電阻檢測是否過流，只要檢測的電壓超過0.61V,，PWM立刻停止,，橋上的晶體管全部關(guān)閉，錯誤寄存器自動加一,；比較電路的高電平側(cè)檢測到與GND短路或者過流,，無論何時VS和VT之間的電壓高于0.15V時，所有的晶體管將會處于關(guān)閉狀態(tài),。過流信號可以通過ENN消除或通過發(fā)送電流的設(shè)置“0000”
過溫保護個診斷,。在溫度過熱的情況下電路將關(guān)閉所有晶體管的輸出。過溫信號可以監(jiān)控,，當(dāng)溫度低于極限溫度時電路重新恢復(fù)工作狀態(tài),，所以如果想延長芯片的使用壽命，應(yīng)該避免在高溫環(huán)境中使用,。
6.系統(tǒng)的構(gòu)成?
采用RAM或簡單,，廉價的單片機做系統(tǒng)的微處理器，結(jié)合TMC428和驅(qū)動芯片TMC246構(gòu)成3軸步進電機的控制和驅(qū)動,，TMC246內(nèi)部本身集成了HVCMOSFET構(gòu)成的雙橋驅(qū)動電路,，采用恒流斬波驅(qū)動方式來驅(qū)動雙極性兩相步進電機，并具有功耗低,，效率高的優(yōu)點,。整個系統(tǒng)如下圖所示 ?
?由上圖可見，采用專用步進電機運動控制器和驅(qū)動電路組成的系統(tǒng)具有外圍電路簡單,、系統(tǒng)抗干擾能力強和可靠性高等優(yōu)點,，可減少控制電路的開發(fā)成本,。整個系統(tǒng)除了電源之外只有5個IC，因此,，體積小,，控制簡單，特別適用于3軸步時電機的驅(qū)動,。實驗證明該驅(qū)動器控制的步時電機定位精度高,，加、減速性能良好,，同時,，啟停、反轉(zhuǎn)性能也很優(yōu)良,。被廣泛應(yīng)用于安防設(shè)備,，儀器儀表，辦公自動化等眾多領(lǐng)域,。?
另外為了便于客戶提高系統(tǒng)的控制精度TRINAMIC還開發(fā)出了可以構(gòu)成三軸閉環(huán)控制的編碼器處理芯片TMC423可以接收3軸增量式編碼器輸入,。?
如需更詳細資料可以和我聯(lián)系 13812617052? [email protected]