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高性能TMC26X系列微步驅(qū)動(dòng)芯片的原理與應(yīng)用
摘 要：TMC26X系列是一款雙全橋驅(qū)動(dòng)器IC，適用于雙極步進(jìn)電機(jī)控制。用戶可選擇105℃高溫運(yùn)行或每相8A（TMC260 MOSFETS內(nèi)置驅(qū)動(dòng)電流1.7A;TMC261 MOSFETS內(nèi)置 驅(qū)動(dòng)電流1.7A 60V TMC262 MOSFET 功率管外置 驅(qū)動(dòng)功率更大）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(diǎn)，并提供了內(nèi)部DAC，可實(shí)現(xiàn)微步進(jìn)調(diào)節(jié)和智能控制功能，強(qiáng)化電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的冷卻。該器件還能通過串行接口(SPI)和step/dir輸入信號進(jìn)行控制，并集成了短路、過熱、欠壓和過壓保護(hù)功能。
關(guān)鍵詞： 雙全橋； SPI； PWM； DAC；
1．TMC26X系列的主要性能
TMC26X(TMC260,261,262)是一款雙全橋驅(qū)動(dòng)芯片，適用于雙極性步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。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(jī)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(dú)特的Low-RDS-ON技術(shù)達(dá)到低功耗，高效率性能，強(qiáng)化電機(jī)和驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)1.7A（功率管內(nèi)置 60V）或8A（功率管內(nèi)置）的驅(qū)動(dòng)電流輸出。TMC26X的低功耗，高效率，體積小的設(shè)計(jì)理念使其成為嵌入式運(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)對電流的微步控制，TMC246可通過SPI串行接口和STEP/DIR 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(hù)功能。
● 集成無傳感器的失速探測功能（StallGuard）和負(fù)荷測量功能
● 通過簡單便捷的SPI串行總線控制或STEP/DIR信號控制
● 短路，過溫，過壓保護(hù)功能
● 內(nèi)部集成64bitDAC自身可實(shí)現(xiàn)256倍的微步細(xì)分功能
● 可以實(shí)現(xiàn)通過外部的模擬信號來實(shí)現(xiàn)任意的細(xì)分控制
● 具有實(shí)現(xiàn)電機(jī)平滑控制的混合衰減功能
● 通過單一電容或外部的時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)頻率的編程控制
● 7V-60V電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓
● 高達(dá)8A的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流，
● 自帶256高細(xì)分
● 支持step/dir控制信號輸入；也支持20BitSPI接口控制
● 帶有專利技術(shù)stallguard功能可以實(shí)現(xiàn)無需傳感器精確測試電機(jī)負(fù)載
● 帶有專利技術(shù)coolstep可以根據(jù)電機(jī)的負(fù)載自動(dòng)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)芯片輸出的電流，避免因?yàn)槌d而丟步，也減少電機(jī)的發(fā)熱量，和其他驅(qū)動(dòng)芯片相比節(jié)省75%的能量
● 內(nèi)部自帶256細(xì)分可以實(shí)現(xiàn)在低速時(shí)候平滑控制
● 最大驅(qū)動(dòng)電流6A，驅(qū)動(dòng)電壓60V
● 高速驅(qū)動(dòng)能力，可以驅(qū)動(dòng)普通的2相步進(jìn)電機(jī)達(dá)到5000RPM
● 集成過流，短路，過溫等保護(hù)與診斷功能
德國專業(yè)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制芯片開發(fā)公司TRINAMIC最近推出了其高性能cool Step 系列驅(qū)動(dòng)芯片-TMC26X，該芯片可以算得上業(yè)界功能最強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)芯片，將很大提升步進(jìn)電機(jī)性能。包括在最高速度，丟步檢測，熱量控制，微步控制等等。該芯片集成多個(gè)專利技術(shù)
◆ 專利技術(shù)一：load dependent current control – coolStepTM
TMC262可以精確、巧妙、隨機(jī)動(dòng)態(tài)地控制管理驅(qū)動(dòng)芯片輸入到電機(jī)的電流，即TMC262可以根據(jù)電機(jī)不同負(fù)載需求輕松自如地增加或減少其所輸出電流，此功能在大大降低步進(jìn)電機(jī)丟步概率的同時(shí)可以減少功率消耗該系列芯片也被稱為綠色芯片，很好解決了由于功率過剩而產(chǎn)生的熱量，從而可以較少電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的發(fā)熱量。
 ◆ 專利技術(shù)二：Sensorless load measurement (10bit) – stallGuard2TM 該功能可以實(shí)現(xiàn)在步進(jìn)電機(jī)不需要外部編碼器和位置傳感器的的情況下實(shí)現(xiàn)對電機(jī)位置的反饋
◆ 專利技術(shù)三：SpreadCycle hysteresis PWM chopper scheme
該功能可以使步進(jìn)電機(jī)達(dá)到更高的轉(zhuǎn)速，TMC262可以驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的42mm步進(jìn)電機(jī)達(dá)到5000RPMa
TMC262更進(jìn)步提高電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能，自身具有256細(xì)分，可以使電機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)。內(nèi)部帶有的微分校驗(yàn)功能保證了每個(gè)微分后的精度。
TMC262通過外部的功率管驅(qū)動(dòng)電流可以達(dá)到6A，60V；可以接受外部的Step/Direction 或SPI串行總線控制信號通用性更強(qiáng)。
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