原创 高性能步进驱动芯片-TMC246

TMC246微步驱动芯片的原理与应用

    摘  要：TMC246是一款双全桥驱动器IC，适用于双极步进电机控制。用户可选择<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />105℃高温运行或每相1.5A的大电流工作类别的产品。该产品具有电流消耗低、效率高的特点，并提供了内部DAC，可实现微步进调节和智能控制功能，强化电机和驱动器的冷却。该器件还能通过串行接口(SPI)或模/数输入信号进行控制，并集成了短路、过热、欠压和过压保护功能。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

关键词：  双全桥；   SPI；   PWM；  DAC；

1．TMC246的主要性能

TMC246是一款双全桥驱动芯片，适用于双极性步进电机的驱动。内部集成专利技术无传感器的失速检测功能可用在无需外部传感器的位置控制中；该功能还可以预测电机的超载情况，适用于需要高可靠性的场合。芯片内部集成MOSFETs，采用独特的Low-RDS-ON技术达到低功耗，高效率性能，强化电机和驱动器的自身冷却无需外部的散热设备，即使在外部环境温度很高的情况下也可以实现1.5A的驱动电流输出。TMC246的低功耗，高效率，体积小的设计理念使其成为嵌入式运动控制甚至电池供电设备的完美选择，内部集成的DAC功能可实现对电流的微步控制，TMC246可通过SPI串行接口或模拟/数字信号输入控制，另外该芯片还具有短路，过温，欠压，过载等保护功能。

●     集成无传感器的失速探测功能（StallGuard）和负荷测量功能

●     通过简单便捷的SPI串行总线控制或外部模拟/数字信号控制

●     短路，过温，过压保护功能

●     内部集成4bitDAC自身可实现16倍的微步细分功能通过SPI可扩展到64倍细分

●     可以实现通过外部的模拟信号来实现任意的细分控制

●     具有实现电机平滑控制的混合衰减功能

●     通过单一电容或外部的时钟实现频率的编程控制

●     7V-34V电机驱动电压

●     高达1.5A的电机驱动电流，即使在外部温度105℃时也可以输出0.8A的电流

●     3.3或5V的数字控制电压

●     低功耗，高效率的RDS-ON电源设计

4．TMC246内部结构及工作原理

6.系统的构成

采用RAM或简单，廉价的单片机做系统的微处理器，结合TMC428和驱动芯片TMC246构成3轴步进电机的控制和驱动，TMC246内部本身集成了HVCMOSFET构成的双桥驱动电路，采用恒流斩波驱动方式来驱动双极性两相步进电机，并具有功耗低，效率高的优点。整个系统如下图所示

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 由上图可见，采用专用步进电机运动控制器和驱动电路组成的系统具有外围电路简单、系统抗干扰能力强和可靠性高等优点，可减少控制电路的开发成本。整个系统除了电源之外只有5个IC，因此，体积小，控制简单，特别适用于3轴步时电机的驱动。实验证明该驱动器控制的步时电机定位精度高，加、减速性能良好，同时，启停、反转性能也很优良。被广泛应用于安防设备，仪器仪表，办公自动化等众多领域。

另外为了便于客户提高系统的控制精度TRINAMIC还开发出了可以构成三轴闭环控制的编码器处理芯片TMC423可以接收3轴增量式编码器输入。

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