TMC5160步進電機驅動芯片開發使用筆記-1

內容主要來自TMC5160數據手冊，個人的理解簡單做下筆記：

TMC5160做為驅動芯片，單片機作為控制器，控制一個或多個5160；

站在應用的角度去分析，不涉及過多電子方面；

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TMC5160是高功率步進電機控制器和驅動IC，有串行通信接口（SPI和UART）。

它結合用于與產業最先進的步進電機驅動器自動目標定位柔性斜坡發生器。使用外部晶體管，高動態，高轉矩的驅動器得以實現。

基于Trinamic的復雜SpreadCycle?（高精度斬波算法）和StealthChop?技術，可以確保絕對無噪音的操作以最高的效率和最佳的電機扭矩相結合。

高集成度，高能源效率和小外形啟用小型化和成本效益的解決方案可擴展的系統。完整的解決方案降低學習曲線降到最低，同時給予類最佳性能。

0.1 特點和優勢

以下是該芯片的核心內容：

高達 20A 線圈電流的兩相步進電機(外部 MOSFETs )

支持 sixPoint?的運動控制器（六點斜坡加減速/梯形加減速）

支持microPlyer?微步插值功能的的步進/方向接口

電壓范圍 8…60V 直流

SPI 和單線 UART 編碼器接口和 2個參考開關輸入

最高256 微步細分

stealthChop2?斬波模式，安靜平滑的運行 電機中速運行的共振衰減

spreadCycle? 高動態電機控制斬波器 dcStep? 負載相關關速度控制

stallGuard2? 高精度的無傳感器負載檢測

coolStep? 電流控制，能量能減少 75% 被動制動和空轉模式

全面保護和診斷

1. 操作原則 TMC 5160提供三種基本操作模式:

模式1 :全功能運動控制和驅動器

所有步進電機邏輯完全在 TMC5160 內。不需要軟件來控制電機，只需提供目標位置。

SD_ MODE 接地使能此模式

模式 2 :脈沖和方向驅動器

像 TMC 4361 這樣的外部高性能 S-ramp 運動控制器或 CPU 產生與系統內其他部件（如電機）同步的脈沖和方向信號。

TMC5160 控制電流和運動模式，并反饋電機狀態。microPlyer 自動平滑運動。SD _ MODE 接高電平使能此模式。

模式3 :簡單的步進和方向驅動器

TMC 5160根據步進和方向信號控制電機。microPlyer自動平滑運動。不需CPU；

配置由硬件引腳完成。靜止保持電流控制由TMC 5160完成?？蛇x的反饋信號作為錯誤檢測和同步標志的輸出。

SPI_MODE接地，SD_MOD接高電平使能此模式

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1.1 關鍵概念

TMC 5160實現了TRINAMIC產品獨有的高級功能。這些特征在許多步進電機應用有效的提高了精度、能效、可靠性、平滑性和能耗。

stealthChop2? 無噪聲、高精度斬波算法，用于電機的靜止和運動狀態下的靜音控制。

stealthChop2在stealthChop 的基礎上，加快了電機運動加減速特性，降低的所需的電流最小值。（spreadCycle的加強版靜音模式） spreadCycle? 高精度斬波算法，用于高動態電機運動和產生絕對干凈的電流波。低噪音、低共振和低振動斬波器。(正常模式) dcStep? 負載相關速度控制。電機盡可能快地移動，不失步。 stallGuard2? 無傳感器堵轉檢測和機械負載測量。 coolStep? 根據負載自適應電流，可將能耗降低 75 %。 microPlyer? 細分內插器，用于從全步開始，以較低分辨率步長輸入獲得全 256 微步的平滑度（平滑模式） 除了這些性能增強之外，TRINAMIC電機驅動器還提供了檢測和防止短路輸出、輸出開路、過熱和欠壓情況的保障措施，以增強安全性和故障恢復。

1.2 靜止態自動降電流

1.3 stealthChop2 & spreadCycle 驅動

stealthChop 基于電壓斬波器的原理。除了電機機械滾輪軸承產生的噪音，它特別保證了電機在靜止和慢動作時絕對安靜。

不同于其他電壓模式斬波器，stealthChop2 不需要任何配置。通電后，它會在第一次運動中自動學習最佳設置，并進一步優化后續運動中的設置。

初始的歸零過程足以使系統完成stealthChop 最佳配置。也可以選擇，通過接口預先配置初始學習參數stealthChop2 通過對電機速度的變化立即做出反應，允許高的電機動態。 對于高動態的應用，spreadCycle是除stealthChop2之外的選項。它可以通過輸入引腳(獨立模式)或SPI或UART接口配置。

stealthChop2和spreadCycle甚至可以結合使用，以達到兩者的最佳效果：

stealthChop2用于無噪音的靜止狀態，無聲平滑的性能，

spreadCycle用于高動態，低振動和最高的峰值速度。

spreadCycle方案自動集成和調節快衰減周期，以保證平滑過零性能。 stealthChop2 優勢: - 顯著改善了低成本電機微步性能

電機運行平穩安靜 絕對沒有待機噪音 降低機械共振產生改善的扭矩 總結：spreadCycle是周期斬波模式。它在很寬的速度和負載范圍內提供平穩的操作和良好的共振阻尼。 stealthChop2就更厲害了，親測，確實可以降低運行噪音；?

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