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​TMC5272 是一款高性能的 双轴步进电机控制器 和 驱动器 。支持2.1V至20V的电压范围，2*0.8A RMS。集成了四个20V H-Bridges。 两个Quadrature Encoder（正交编码器）接口 StealthChop2（静音斩波）技术，解决常规步进电机在低速时候带有的抖动和噪声困扰的难题。 SpreadCycle（高动态斩波）模式，高速度高动态电流控制，解决常规步进电机高速容易堵转，高速上不去的问题。 自带8点加减速曲线控制、2轴 直线插补 功能。 StallGuard2和StallGuard4， 无传感器堵转检测 功能 TriCoder 无传感器实现停车失步检测等。 包括低Rds(ON) 值（310mΩ）、高 分辨 率（256微 步/全步） 此外，TMC5272还具备诊断和保护功能，如 短路保护/过流保护、热关断、欠压锁定 等。 该器件采用36-pin WLCSP封装，尺寸仅为2.97mm x 3.13mm x 0.9 mm。 应用领域广泛： 包括但不限于 可穿戴设备（ VR/AR ）、个人便携手持设备、光学系统、监控摄像头、 会议视 频 、云台、电动焦距调节 、注射泵、 贴片 泵、 胰岛素泵 、 移液器、 实验室自 动化 等。 总之，TMC5272是一款 高度集成、高效能、小型化 的 双轴步进电机 控制器， 适用于各种需要 精确控制和节能解决方案 的应用场合 。

随著节能意识的抬头，越来越多适配器和充电器的待机功耗越来越低。电子产品的屏幕快速变大、处理器变快和其核心变多，导致产品的电池容量变大并要求延长手机和平板电脑的使用时间。然而，市场和用户无法接受充电时间变长，因此，许多充电器、适配器、 电源 控制IC及便携设备处理器供应商已经开始进行另一场革命——在超低待机的基础上利用自调整电源达成快速充电。 恩智浦（NXP）电源方案IC-电源与照明方案半导体事业部资深产品营销经理张锡亮介绍说，超低待机功耗、高效率的自调整电源方案，将是明后年电源发展的趋势。自调整意味着电源电压、电流会随着用电设备的需求而调整。P=I 2 R，如果将电流降低、电压升高，那么功耗就会成平方降低。这个原理虽然简单，然而，充电器对成本很敏感，因此很多公司以前没有想到这样做。但是，现在中国、台湾、美国等许多大品牌厂商都在朝这个方向设计。 图：恩智浦（NXP）电源方案IC-电源与照明方案半导体事业部资深产品营销经理张锡亮。 如 果将电流由1A增大到2A，那么充电时间就可以减少一半。然而USB充电线上的电流（美国规范最大是1.5A，中国可以放松到1.8A）不可能无限制地增 加，而且线损也需要控制，因此，电源设计需要往升高电压上转变。这就需要电源厂商、手机厂商、电池厂商等整个供应链共同努力来提高充电效率。 手 机电池（3.3V或5V）与笔记本电脑电池（多个3.3V电池串联）不同，它采用的是并联方式，无法升高电压，因此，手机厂商提出需求，希望把电池串联起 来。如果电池没有特别制作，采用12V给手机充电需要经过DC/DC降压，同样会降低充电效率。因此，电池能够更改、电压能够升高，才是最好的选择。 目前，电源越做越小、越做越精美，并且出现了许多花样，比如提供多组输出、多个USB接口、多种电压规格，或是采用多层PCB设计。电源的设计越来越复杂。 而 从电源的标准来看，美国DoE（美国能源部）2012年3月提出的标准要求49W以上、250W以下的电源的平均效率不得低于88%（需要为充电线等的损 耗预留余量），待机功耗小于等于0.21W；要求50W以下产品的待机功耗不高于0.1W。欧洲CoC标准（欧洲能效标准）则要求50W以上电源的平均效 率不低于89%，待机功耗目前是不高于0.25W，到2016年后待机功耗将进阶为不高于0.16W；小功率的电源待机功耗到2016年时不能高于 0.075W。另外，能源之星也有相应标准。因此，电源产品设计的难度不断加大。 NXP最新的电源方案是反激式开关电源控制 芯片TEA1836与同步整流TEA1792相结合的方案。张锡亮介绍说，按照高通的定义，USB提供D+和D-数据线，两根线可以定义4种组合（恩智浦 初期提供了5V、9V和12V三种选择）。通过在一次侧和二次侧采用MCU收发命令，可以根据负载需求调整电压输出。 图2：NXP TEA1836与TEA1792相结合的电源方案。下一代产品将会把一次侧和二次侧控制器集成进来。 图3：TEA1836+TEA1792适配器产品。 该方案待机功耗在12V的时候可以做到25mW，在9V或5V时可以做到20mW以下。效率可以做到90%以上（DoE要求是78.7%），同时产生的热量比较小，产品也能够做到更小。 TEA1836 具有的特点包括：内置了有源x-cap放电装置，可进行掉电保护；其空载待机功耗低于20mW；在低负荷时，自动突发模式可实现低音频噪声并保持全调节输 出；强健的MOSFET驱动功能，保证最大导通时间。该产品实现了超过91%的高效率，能够满足DoE、CoC和能源之星Level 6的电源标准。而且该芯片还提供8脚的小型封装（相对14脚封装省去了6个nc脚，通过密封设计，避免高低压间的爬电）。 最后，张锡亮表示，该款产品将会在今年12月份量产。其下一代产品将会集成包括CPU在内更多的元器件，其性能和效率也将更好，该产品预计将在明年上半年发布。另外，该公司还具有5W到300W适配器和充电器的完整解决方案。

如今，由电池驱动的便携式设备已蔓延到社会的各个角落。移动计算和感应装置也在不断涌现，为工程师们提供了大量数据和应用。但这些便携式设备配备的电池在尺寸和重量上都有所缩减，这限制了电池的容量。由于需要考虑设备提供的多种功能，又要兼顾电池的充电时间间隔，因此减小电池的尺寸和重量就变得更加难以实现了。选择低功耗微电子整流器显然是解决这个问题的第一步，然而还有很多种通过软件和硬件省电的方法，这些方法可以确保每毫安时的电量得以充分利用。 方法1：建立电池预算 在早期的设计流程中，人们往往强烈建议纳入电池预算。人们可对当前电路板上各个器件所需的电流进行统一记录，以大体了解所需的电流量，以及所选电池是否适用。器件电池预算数据表列出了每个器件所需的最低标准及最大电流。据保守方法估计，电池预算仅基于器件所需的最大电流值进行。既然excel工作表格易于复制，可以分别依据标准和最大电流进行电池预算，这将提供一个更全面的电流范围。如果需要更多的电池，请不要擅自推进计划，预先做些必要的改变可避免在接下来的数周或数月内走弯路。表1为电池预算模板示例，可从作者网站的设计文章/设计流程中下载。 方法2：将不用的MCU I/O引脚设为最低功率状态 对于当前不用的I/O引脚而言，人们很容易忽略应该做什么样的设置。这个小小的疏忽有可能会使本来很有销路的产品变得无人问津。对于如何处理不用的引脚，每个微控制器都提供了不同的建议，仔细查看数据表后就会明白应该如何处理。例如，根据某芯片供应商提供的电池预算数据表中的建议，任何不用的I/O引脚的输出和驱动都应设置为低功率状态，其目的是最大限度地降低泄漏和静态电流，从而将用电量降到最低。尽管这些引脚泄漏的电流很小，但日积月累，也会消耗掉很多电量。 【 分页导航 】 第1页：建立电池预算及将不用的MCU I/O引脚设为最低功率状态 第2页：关闭不用的MCU外围设备及关闭不用的MCU时钟 第3页：使用省电模式及调节系统时钟的频率 第4页：使用高效的算法及注意泄漏电流较大的器件 第5页：选择可关闭的外部组件及为器件添加一条电压和电流监控电路 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 方法3：关闭不用的MCU外围设备 就像在家里一样，为了节约用电，哪个房间没人就应该把哪个房间的灯关闭。微控制器也一样。若有模数转换器或脉宽调制器这种不用的外围设备，应将其关闭以节约用电。外围设备的耗电量非常大！你可以从数据表中选择一款最喜欢的微控制器，并浏览数据表的耗电量数据，看其外围设备的耗电量是多少。有些供应商不提供这方面的信息，工程师可以在台架上安装一些硬件，并使用测试软件通过打开、关闭外围设备获取其电流信息。在所有的外围设备中，模数转换器及USB外围设备所消耗的电量往往最大。 方法4：关闭不用的MCU时钟 既然所有不用的外围设备都已关闭，为其设置时钟信号也就没有多大意义了。为了传递时钟信号，为微控制器内部不同的外围设备设置时钟信号会消耗很多电量(内部的时钟脉冲门需要通电)。这些脉冲门需要提供电压和少量电流。为了将MCU的耗电量降到最低，应关闭所有不用的时钟。虽然这样做短时间内能节省的电量并不多，但是聚沙成塔，时间长了省下的电量也会非常惊人！ 【 分页导航 】 第1页：建立电池预算及将不用的MCU I/O引脚设为最低功率状态 第2页：关闭不用的MCU外围设备及关闭不用的MCU时钟 第3页：使用省电模式及调节系统时钟的频率 第4页：使用高效的算法及注意泄漏电流较大的器件 第5页：选择可关闭的外部组件及为器件添加一条电压和电流监控电路 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 方法5：使用省电模式 当前所有的微控制器都提供省电模式。其中采用的理念是将处理器和外围设备设置为一种近似关闭或停止但同时又可以快速切换至正常工作的状态，以最大程度地降低耗电量。大多数微控制器支持至少三种用电模式，然而更高级的处理器支持的用电模式甚至超过了七种，开启、空闲和备用是最常见的三种用电模式。对某运营商提供的耗电量检验结果数据表显示，开启模式、空闲模式和备用模式下微控制器所需的电流分别为24mA、5.6mA和0.1mA，差异非常大。适当使用省电模式可以大大延长电池的使用时长。 方法6：调节系统时钟的频率 MCU采用的时钟频率也是可以延长电池使用时长的一个潜在因素。CPU时钟频率和运行微型处理器所需电流量之间有直接的线性关系。从图1中可看出，时钟频率越高，所需的电流也越高。不断调节微控制器的时钟频率是一种省电的好方法。当需要进行密集计算或快速操作时，可调高时钟频率。当任务完成，系统在低频率状态下运行时，可调低时钟频率。调节系统时钟的频率有可能会将电池使用时长延长数小时。请注意，这是一项复杂的操作。在调整时钟频率之后，所有跟踪时钟信号的外围设备都必须相应地更新其时钟分频器的设置，使分频器保持相同的运行速率。 【 分页导航 】 第1页：建立电池预算及将不用的MCU I/O引脚设为最低功率状态 第2页：关闭不用的MCU外围设备及关闭不用的MCU时钟 第3页：使用省电模式及调节系统时钟的频率 第4页：使用高效的算法及注意泄漏电流较大的器件 第5页：选择可关闭的外部组件及为器件添加一条电压和电流监控电路 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 方法7：使用高效的算法 使用高效算法基于这样一个事实：系统在低功率模式和低频率状态下运行的时间越长，电池的使用时长就会相应增加。使用高效、快速的算法可延长系统在省电模式下运行的时间。在省电模式下，系统所需电流仅相当于在全开模式下所需电流的很小一部分。应尝试让所设计的软件和系统在完成必要的操作之后，随即进入低功率模式。但愿这样做不仅可以延长电池使用时长，还可以使电池变得更小、更轻便和更便宜。 方法8：注意泄漏电流较大的器件 设计电路时，必须对泄漏电流和静态电流有充分的了解。如必要，应构建出电路原型并验证其电流消耗。应注意需要高待机电流和低上拉电流或低下拉电流的器件，确保将该信息写入电池预算中。 【 分页导航 】 第1页：建立电池预算及将不用的MCU I/O引脚设为最低功率状态 第2页：关闭不用的MCU外围设备及关闭不用的MCU时钟 第3页：使用省电模式及调节系统时钟的频率 第4页：使用高效的算法及注意泄漏电流较大的器件 第5页：选择可关闭的外部组件及为器件添加一条电压和电流监控电路 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 方法9：选择可关闭的外部组件 在硬件设计期间选择组件时，选择具有低功率模式或可以关闭的传感器及外部组件非常有用。像EEPROM、闪存和传感器这样的外部组件通常都支持低功率模式。如果它们不支持低功率模式，可以通过几种方法关闭这些外部组件。其中一个方法是设计开关(例如FET)，之后利用开关打开或关闭外部组件。该方法存在的一个问题是，工程师需在设计中包含一个至少0.3V~0.7V的二极管电压降，否则会影响组件的运行。第二个方法是使用一个带有使能/去使能引脚的校准器。 方法10：为器件添加一条电压和电流监控电路 工程师需要根据数据做出设计决策。在很多情况下，电池使用时长优化是项目中的最后一环。项目团队会首先实现产品的其它特性，直到产品进入生产线之前，他们才开始想办法延长电池的使用时长。通过两条简单的电路对电池的电压和电流进行监测是了解系统电池性能最好的方法之一。监测信息可被记录下来，以便用来确定放电/充电周期及稳态电流，并从电量使用的角度真正了解系统如何运行。凭借此方法，实施本文中介绍的任意一种省电方法后，就可以确定节约了多少电。 这些省电方法也适用于那些难以省电的、耗电量较大的器件。由于这些省电方法会降低系统耗电量、提高系统运行效率，因此在产品设计期间就应该想到这些方法，而不是在产品推出时才关注这一问题。希望传感器的最新设计方案能充分延长电池的工作时长。省电快乐！ 若要与作者联系，可以发送邮件至jacob@beningo.com，也可以进入www.beningo.com并在网站上留言，或在Twitter微博(@Jacob_Beningo)上留言。 【 分页导航 】 第1页：建立电池预算及将不用的MCU I/O引脚设为最低功率状态 第2页：关闭不用的MCU外围设备及关闭不用的MCU时钟 第3页：使用省电模式及调节系统时钟的频率 第4页：使用高效的算法及注意泄漏电流较大的器件 第5页：选择可关闭的外部组件及为器件添加一条电压和电流监控电路 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载