标签: 步进电机驱动

​ 作为工程师，不断寻求创新解决方案，以提升设计的性能、效率和可靠性。在电机控制领域，精度和效率至关重要。东芝的TB67S128FTG是一款专为先进电机控制应用设计的两相双极步进电机驱动器。让我们深入了解这款出色的芯片的功能和优点，并探索它如何成为您项目的变革者。 TB67S128FTG 概述 TB67S128FTG 是一款采用东芝 BiCD 工艺（结合双极、CMOS 和 DMOS 技术）设计的高度集成的单片 IC。此集成实现了高性能和可靠性，使 TB67S128FTG 成为需要精确电机控制的各种应用（如 3D 打印机、工业机械和机器人）的理想选择。 关键特性包括： BiCD 工艺集成 ：确保高效率和可靠性。 PWM 斩波控制 ：实现精确的电流控制。 宽步进分辨率 ：支持全步、半步、1/4 步、1/8 步、1/16 步、1/32 步、1/64 步和 1/128 步操作。 高电压和电流容量 ：输出额定值为 50V/5.0A，适用于苛刻的应用。 先进的错误检测 ：包括热关断、过流检测和上电复位。 特性与优势 1. 高效率和低热量产生 TB67S128FTG 采用低导通电阻（典型值 0.25 Ω）的 MOSFET 输出级，最大限度地减少功耗和热量产生。在需要连续运行的应用中，这种效率对于保持最佳性能和寿命至关重要。 2. 先进的电流控制机制 该芯片结合了几种先进的电流控制机制： 先进动态混合衰减（ADMD） ：确保高效的电机电流控制。 主动增益控制（AGC） ：提供内置的防堵转架构，增强电机操作的可靠性。 先进电流检测系统（ACDS） ：实现无电流检测电阻的电流控制，简化设计并减少元件数量。 3. 灵活且精确的步进分辨率 TB67S128FTG 支持高达 1/128 微步分辨率，允许电机实现极其平滑和精确的运动。这一特性在需要精细控制和平滑操作的应用（如高精度 3D 打印机和 CNC 机床）中特别有用。 4. 强大的错误检测和保护 为了确保应用的安全性和可靠性，TB67S128FTG 配备了全面的错误检测和保护功能： 热关断（TSD） 过流关断（ISD） 上电复位（POR） 电机负载开路检测（OPD） 这些功能有助于保护设备和系统免受过载、过热或其他故障条件的潜在损害。 5. 内置功能简化设计 TB67S128FTG 具有内置的内部电路 VCC 稳压器，减少了外部元件的需求并简化了 PCB 设计。此外，可以使用外部电阻和电容调整电机的斩波频率，为调整电机性能以匹配特定应用需求提供了灵活性。 ​编辑 ​编辑 应用场景 3D 打印机和 CNC 机床 在 3D 打印和 CNC 加工中，精度和平滑的运动控制至关重要。TB67S128FTG 的高分辨率步进能力和先进电流控制确保了精确和平滑的操作，从而提高了打印和加工零件的质量。 工业自动化 对于工业自动化系统，可靠性和效率至关重要。TB67S128FTG 的强大错误检测机制和高电流容量使其成为控制各种自动化过程电机的可靠选择。 机器人技术 机器人技术通常需要精确和平滑的运动，尤其是在医疗机器人或精密装配等应用中。TB67S128FTG 提供必要的控制和可靠性，以确保这些苛刻环境中的一致性能。 结论 东芝的 TB67S128FTG 步进电机驱动器提供了一系列出色的功能，旨在提升电机控制应用的性能、效率和可靠性。无论您是在开发尖端的 3D 打印机、先进的 CNC 机床，还是复杂的工业机器人，TB67S128FTG 都能提供实现目标所需的功能。 通过将东芝的 TB67S128FTG 集成到您的设计中，您可以利用其先进的电流控制、高步进分辨率和强大的保护功能，最终实现卓越的性能和可靠性。探索 TB67S128FTG 的可能性，将您的电机控制解决方案提升到新的高度。 ​

​ 作为一名工程师，一直在寻找可靠且高效的组件来应用于你的项目中。东芝的TB6560AHQ/AFG步进电机驱动IC能够提供精准且多功能的电机控制，完全符合现代应用的高要求，保证高性能和易用性。在这篇文章中，我们将探讨TB6560AHQ/AFG的主要特性、技术参数和优势，展示为什么它们应该成为你电机控制的首选。 高性能双极步进电机控制 TB6560AHQ/AFG ICs是脉宽调制（PWM）斩波型驱动器，专为双极步进电机的微步控制设计。这些ICs支持多种励磁模式，包括2相、1-2相、2W1-2相和4W1-2相，提供了广泛应用所需的灵活性。无论你是在从事机器人、数控机械还是自动化制造系统的工作，这些ICs都能确保低振动、高精度的控制。 主要特性和优势 高输出耐压和电流： TB6560AHQ/AFG ICs采用东芝先进的BiCD工艺制造，确保高达40V的输出耐压。TB6560AHQ每相可提供高达3.5A的峰值输出电流，而TB6560AFG每相支持高达2.5A的输出电流。这使它们能够驱动更大、更强大的电机，而不影响性能。 高效的正弦微步控制： 这些ICs支持正弦微步控制，显著减少电机振动并提高定位精度。对于需要平滑和精准电机运动的应用来说，这是至关重要的。 多种相励磁模式： 通过可选择的相励磁模式（2相、1-2相、2W1-2相和4W1-2相），TB6560AHQ/AFG提供了灵活性，能够满足你特定的电机控制需求，从而实现性能优化。 内置安全功能： ICs内置热关断（TSD）电路以防止过热，确保长期可靠性和耐用性。此外，它们在输入引脚上设有内部下拉电阻，并配有输出监视引脚（MO），便于状态检查和调试。 紧凑坚固的封装： 这些ICs提供HZIP25-P-1.27和HQFP64-P-1010-0.50封装，提供了节省PCB空间的同时具备出色的热性能的紧凑而坚固的解决方案。 技术参数 输出导通电阻： TB6560AHQ: 0.6 Ω（典型值） TB6560AFG: 0.7 Ω（典型值） 工作电压范围： 电源（VDD）：4.5V至5.5V 电机电源（VMA/B）：4.5V至34V 时钟频率： 时钟输入频率可达15 kHz 振荡器频率可达600 kHz 工作温度范围： 30°C至85°C 实际应用 TB6560AHQ/AFG ICs非常适用于多种应用，包括： 工业自动化： 提高机器人臂、数控机床和自动化输送系统的精度和效率。 消费电子产品： 改善3D打印机、游戏设备和智能家居设备的性能和可靠性。 医疗设备： 确保医疗成像设备和自动化实验室仪器中的精确控制。 结论 东芝的TB6560AHQ/AFG步进电机驱动ICs提供了卓越的性能、可靠性和多功能性。其先进的特性和坚固的设计使其成为工程师们追求精确和高效电机控制的理想选择。将这些ICs集成到你的设计中，可以提升应用的性能和可靠性，确保在最苛刻的环境中取得成功。 ​

不管是液体处理，组织解析，还是血液离心，实验室的自动化都需要非常平滑和精准的动作来降低对可靠结果的容忍。 一．高度公差高性能的解决方案 实验自动化的运动控制不仅仅是用Trinamic来把执行器从A点移到B点。这就是说，您可以使用被证实的构建模块中行业领先的集成技术，在每次测试运行时都得到可重复的结果。采用消振技术，使电机电流保持在最低水平，自定义加速曲线，其可以在很小的公差下重复运动，从而得到可靠的结果，完美的控制可以保证试样安全。 1.光滑平稳 用极致的运动控制来消除振动。电流环流接近理想正弦波，以实现运动平稳，定位精确。 2.自动冷却 步进电机驱动选用节能的方式。Trinamic产品能自动将电流降低到所需的最小值，使电动机保持冷却。 3.小型简易 小型集成电路和板级解决方案可以节约珍贵的空间，使您可以开发小型应用程序，供实验室或现场使用。 二．实验自动化电机及运动控制 Trinamic公司的产品拥有世界上最先进的实验室设备，从复杂的芯片到多轴模块和PANdrive智能马达，它可以缩短产品的上市时间，降低间接成本。标准化的产品和定制的模块都很容易实现，使得运动控制变得非常简单，所以你可以把注意力集中在最重要的事情上，而不必太担心。SightDiagnostics的共同创始人和首席执行官YossiPollak说：“当我们为ParasightPlatform选择一个运动控制供应商时，我们有两个主要目标。因为只有有限的时间和工程技术人员来投入到我们产品的这个非核心方面，所以我们需要一个运动控制模块，这个模块在设计上是绝对直观的。在采用运动控制算法后，我们需要有成本竞争力的部件，这些部件将在不利条件下持续使用，并具有必要的可靠性，用于医疗应用。 1.显微镜检查 利用StealthChop和微步进来提高工作效率，来得到最精准、最平滑的结果。我们的产品能够将转换的物镜或聚焦在样品上，使显微镜以最高的精度运作。与闭环方案中使用的光学编码器相结合，它们甚至可以在手动和自动操作之间切换而不需要重新校准。 2.离心分离 实验室规模的离心式分离器，用于分离液体，具有各种速度和容量要求。但在所有的离心应用中，都普遍需要高度动态和紧密公差。借助于我们的高动态构建模块，包括硅晶片内的磁场定向控制，任何人都可以建造安静、方便使用的尖端离心设备。 3.液体处理 禁忌使用S形坡道洒落水滴。Trinamic的倾斜轮廓消除了加速开始和结束时的颠簸，使得任何设备都能像最经验丰富的实验室技术人员一样处理液体。结合微步进实现高分辨率，无振动的运动，液体处理机和移液机器人可以更快，更可靠，更安全地处理更多的微孔板。

  //下面处理在整步的时候共振的消除，这里只是根据     if(stepSize == ST_FULLSTEP)     {         //下面设置的值都是经验值，可以根据电机的实际情况进行调整         int min=200, max=900;        //如果最大的速度还没有到你现在的输出速度，就不需要消除共振了          maxSpeed = abs((int)speedOut);         resonanceCompensation = OFF;         //如果确实是速度控制的模式         if(uGF.positionControl == SPEED_CONTROL)         {//整步共振点通常在这个范围             if(fullStepMode == FULLSTEP_TWO_PHASE_ON)             {                           min=300;//共振的起点                 max=750;//共振的终点             }             else//而波形驱动的在这个范围             {                 min=460;        //共振的起点                 max=600;        //共振的终点             }         }             //如果速度在上面的这些范围之内，则开启共振消除         if(maxSpeedmax maxSpeedmin)                 resonanceCompensation = ON;        //打开共振消除     }     else//否则关闭共振消除     {         resonanceCompensation = OFF;                //关闭共振消除     } //这里只是通过速度来判断共振消除的入口，在PI处理函数中，有进行共振消除的具体算法       //抗积分饱和速度的更新     if(speedOut PI_ANTI_WINDUP_SPEED speedOut -PI_ANTI_WINDUP_SPEED )     {         PI_antiWindUp =  PI_ANTI_WINDUP_GAIN1;     }     else     {         PI_antiWindUp =  PI_ANTI_WINDUP_GAIN2;     } //上面其实就是根据不同的速度，设置PI_antiWindUp的值，这里值的处理函数在PI处理函数中，有具体的算法      //定时器中断暂时关闭，防止参数的更改。       IEC0bits.T3IE = 0;            if(speedOut MINIMUM_SPEED)//如果速度不是很小，而是在最小速度以上，则分为正负速度两种情况     {         ltemp = SPEED_PRE_SCALE/speedOut;  //根据这个时钟设置和现在输出的速度设置ltemp          T2CONbits.TON = 1;                           directionFlag = MOTOR_FORWARD;   //正向，设置标志     }     else if(speedOut -MINIMUM_SPEED)     {         ltemp = SPEED_PRE_SCALE/speedOut;          T2CONbits.TON = 1;                           directionFlag = MOTOR_REVERSE;      //同上面的设置，反向     }     else         {              T2CONbits.TON = 0;                  //如果速度太小，则开启定时器，重启清零         TMR2 =0;                                     TMR3 =0;         ltemp = SPEED_PRE_SCALE/MINIMUM_SPEED;  //计算ltemp 值，以最小的速度开始计算         if(uGF.currentControlLoop == OFF)            //如果闭环关闭，则设置最大的参考值，并进行计算微步，在微步里面设置了每一步的参考电压。          maxRefValue = OPEN_LOOP_VOLTAGE;         CalcStep();     }          speed2Time = (directionFlag*ltemp*stepSizeCount)SPEED_POST_SCALE;       //根据ltemp 计算出到设定速度的时间，然后判断如果这个时间小于斩波周期，则直接设置为斩波周期。          if (speed2Time PWM_FCY)     {         speed2Time = PWM_FCY;     }     IEC0bits.T3IE = 1;      // Enable Timer2/3 interrupt } //结束速度和位置的控制，这里只是进行PI计算的一个入口，PI具体如何进行处理的算法，在PI计算函数中有讲述。

  /******************************************************************************* * Function:     SpeedPositionControl() 速度和位置控制器，在定时器1中断中调用。 *******************************************************************************/ void SpeedPositionControl(void) {      long ltemp;     //速度计算中间量储存      int maxSpeed;   //最大速度中间量存储      //开环模式下，根据两种不同的速度源设置maxSpeed 参数     if(uGF.currentControlLoop == OFF)     {         if(uGF.speedSource == POT_REF_SPEED)    //速度由POT设置，速度源有两个，一个是POT,一个是DMCI         {             maxSpeed = potSpeed5;         //最大速度和POT速度转换         }         else  //如果速度源是DMCI，则最大速度为-1024～1024，并进行了范围限制         {             if(dmciSpeed 1024)                             maxSpeed = 1024;                          else if(dmciSpeed -1024)                 maxSpeed = -1024;             else                 maxSpeed = dmciSpeed;         }     }     else       //PI闭环模式下，直接根据不同速度源赋值     {         if(uGF.speedSource == POT_REF_SPEED)             {             maxSpeed = potSpeed;         }         else                                   {             maxSpeed = dmciSpeed;          }         //限制最大速度在 2400 RPM         if(maxSpeed 20000)                  maxSpeed = 20000;         else         if(maxSpeed -20000)              maxSpeed = -20000;         //不同的细分下，限制速度不同，在PI里面计算出速度的限制值。          if((abs(speedOut)2)(32767(stepSize)))//如果speedout=20000，16细分          {                 if(maxSpeed0)//假如maxSpeed=10000                 {                     maxSpeed = 32767(stepSize-2);  //此时限制到maxSpeed=8191,根据细分值限制，                     if(speedOut maxSpeed)       //如果实际速度比限制值大，则将输出调到限制的最大值                         speedOut = maxSpeed;                     }                     else //负向的逻辑相同，如果超出范围，则调整至限制的速度范围                 {                         maxSpeed = -(32767(stepSize-2));                     if(speedOut maxSpeed)                         speedOut = maxSpeed;                 }          }//PI的速度限制完毕     } //如果位置控制的参数改变了，则进行更新，并且将位置设置为起点     if (uGF.positionControlCopy != uGF.positionControl)     {         uGF.positionControl = uGF.positionControlCopy;         position = 0;     } //如果位置控制模式切换为速度控制，则将刚刚计算的maxSpeed赋值给全局变量。     if(uGF.positionControl == SPEED_CONTROL)         {         speedRef = maxSpeed;     }     //位置控制器，注意算法     else {         //DMCI如果发来位置的参考变化      if (dmciPositionRefCopy != dmciPositionRef)      {          dmciPositionRef = dmciPositionRefCopy;  //更新变量             positionRef = (long)dmciPositionRef*dmicPosRefScale;             //位置的倍数计算出来，赋值给位置参考变量，这里倍数为64      }             posError = positionRef - position;            //如果控制的位置还小于一个整步，则直接速度降至停机，否则采用一个什么样的速度来达到设定的位           //置，要进行计算 if((posError stepSizeCount) (posError -stepSizeCount)) {     speedRef = 0; } else    {              //最大速度必须大于0          if(maxSpeed0)              maxSpeed = -maxSpeed;        //确保溢出不会发生，也就是说，如果是设定的位置跟当前位置差距太大，直接采用最大的速度去趋                近所设定的位置          ltemp = (long)(abs(speedOut))*POS_OVERFLOW_CHECK;          if (posError ltemp)          {               speedRef = maxSpeed;          }          else          if (posError - ltemp)          {               speedRef = -maxSpeed;          }                  else        //减速点到达，切换到P控制器，这个时候才采用可变增益位置控制。也就是速度可变。          {               long posGain;              //从下面的图就可以看出来，就是为了设定一个什么样的速度去趋近设定的位置。                            //              posGain =((long)*decelerationRate/((long)abs(speedOut)));             if(posGain==0)                   posGain =1;             speedRef = (posError*posGain)15;             //通过上面的公式计算出速度的参考值。并且通过下面的算法来限制这个参考值的范围。             if (speedRef maxSpeed)                     speedRef = maxSpeed;                  else if(speedRef - maxSpeed)                     speedRef = -maxSpeed;                  else if(speedRef = MINIMUM_SPEED speedRef0)                     speedRef = MINIMUM_SPEED+1;                  else if(speedRef =- MINIMUM_SPEED speedRef0)                     speedRef = -MINIMUM_SPEED-1;          }              } }   //速度控制器     ltemp = (speedRef - speedOut);   //先计算实际输出的速度和设置的参考速度差距 if(speedOut 0) { if(ltemp accelerationRate)              { speedOut +=  accelerationRate; }//如果速度差比较多，则每次增加一个加速率。 else                                         if( ltemp -decelerationRate) { speedOut -=  decelerationRate; }//如果是减速，同样是没次减小一个减速率 else  //否则直接跳掉设定的速度                                 { speedOut = speedRef; } } else  //方向相反，计算方法一样 {      if(ltemp -accelerationRate)        {      speedOut -=  accelerationRate;      }      else                                           if( ltemp decelerationRate)      {      speedOut +=  decelerationRate;      }      else                                   {      speedOut = speedRef;      } }