介绍一款功能强大的步进电机控制驱动芯片TMC5240

news2024/11/26 10:35:20

步进电机由于具有控制简单，良好的速度和位置控制被大量用在工业自动化、医疗设备、仪器仪表、实验室自动化、办公自动化、智能家居......等众多行业，实现让步进电机转起来相对容易很多，但是在应用中简单的转起来并无法满足实际应用的需求，我们还可能面对需要解决一下问题：

1）如何减少上位MCU的工作量，比如将对于电机的位置速度控制，传感器限位输入以及编码器输入下放到驱动端？如何规划好加减速轨迹曲线使电机在运行过程中不会产生抖动？

2)电机在高速启动或停止时候烧坏驱动芯片如何解决？

3)步进电机在低速时候抖动，如何解决？

4)步进电机长时间运行发热严重如何解决？

5)步进电机驱动芯片很容易烧坏如何解决？

6)如何降低步进电机驱动芯片的发热量？

7)如何在开环情况下检测步进电机的力矩，避免步进电路失步？

8)在使用TMC5130TMC2209TMC2208 TMC225时候高速堵转，如何解决？

......也会遇到如何提高可靠性、稳定行等诸多问题。

作为步进驱动控制行业领导者TRINAMIC在新的产品TMC5240 TMC2240 TMC2210进一步解决了工程师所遇到的问题

2023年初新推出的全新升级的智能步进电机驱动芯片TMC5240在原有产品的基础上加入更新的算法，TMC5240采用更新的数字算法，先进出色的功耗管理能力，以及多种保护功能。满足各种两相步进电机的应用需求。

TMC5240在上一代TMC5130TMC5160的Six-Point加减速曲线基础上提升至Eight-Point加减速曲线是运动过程更加平滑，增加新的对短距离的处理。

在运动过程中可以随时修改运动参数TMC5240会立即响应，如下图所示

2.解决电机驱动芯片热量大问题 ---功率提升，发热量降低

新一代TMC5240 供电电压范围4.5-41V 内置MOS 3A MAX,2.1A RMS;低 Rdson (HS+LS)：典型值为 230 mΩ (TA=25C)

解决步进电机低速抖动噪音--静音斩波Stealthchop切换到高速高动态斩波Spreadcycle切换点没有跳动。通过将0x74寄存器sg_angle_offset=1启动该功能
解决电机驱动芯片过压烧坏芯片问题--新增加OV过压保护引脚，如果外部母线出现过压，该引脚开启消耗掉过高的电压，保护芯片不被损坏。可以在0x52寄存器OTW_OV_VTH中配置需要开启的最高电压阀值。
解决电机驱动芯片高温损坏芯片问题--TMC5240 2240新增了实时监控内部晶圆温度功能，可以避免由于高温烧坏芯片。可以通过0x51寄存器时刻获取芯片内部温度
解决热量大烧坏步进电机问题--TMC5240 TMC2240新增评估电机线圈温度功能，通过读取0x71 PWM_SCALE可以评估电机线圈温度，避免电机因为发热损坏电机。
解决步进驱动电流波动大问题 --- TMC5240 TMC2240可以通过配置0x0A寄存器配置最大输出电流范围提高电流控制精度，电流精度可以控制在5%以内，而市面上普通驱动器电流精度>10%
解决电机控制PCB空间太大，干扰大问题---集成了电流检测电阻，节省了外部空间，避免由于外部扰动如走线感抗影响电流控制。
解决步进电机失步问题--在驱动芯片TMC5240中加入支持外部编码器输入接口，节省上位MCU的硬件资源