步进电机控制与驱动一体芯片TMC223原理与应用

文章来源:中国传动网 发布时间:2011-10-19
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在今日空间有限的环境中,设计人员急需功能丰富,体积精巧而整体效能强大的解决方案,TMC223在对步进电机的控制中集成了控制和驱动功能,减轻了软件的设计量,减少外围电路,从而达到降低成本的目的。

通常情况下在设计单轴步进系统时要分别选择,设计控制部分,驱动部分和功率管这三个部分往往是独立的,需要对各个部分进行设计开发。而TRINAMIC公司开发的TMC223这款芯片集成了控制功能,驱动功能和驱动管,大大减少了开发时间和成本的同时也减小了产品的体积,增强了功能。

TMC223是一款集成了 步进电机微步控制、驱动、RAM、OTP存储器以及该公司的专利技术StallGuard功能与一起的高性能芯片。RAM或OTP存储器用来存储电机参数和一些配置参数。TMC223自身带有最大16倍的细分,驱动电流可达0.8A,通过2根线的串行接口与微控制器通讯,只需要一个廉价的微控制器和TMC223就可以组成一个完整的单轴步进电机控制驱动系统。

TMC223主要部分的性能如下:

●电机驱动方面

◆驱动单个步进电机带有4位分辨率的微步细分,包括整步最大细分数16

◆可编程控制的线圈电流最大0.8A所提供的驱动电压范围在8V—29V

◆固定频率的PWM电流控制带有自动选择的快慢衰减模式

◆整步频率1KHz

◆高温、开路、短路、过流以及欠压诊断

●电机运动控制方面

◆内置16位的位置计数器

◆可配置速度、加速度的设置

◆波形发生器可以根据所选择的位置或速度控制模式自动配置

◆可在电机运动过程中及时更改目标位置

◆外部参考信号出入,可用做电机限位信号

●2线的串行接口

◆传输速率350KBPS

◆可以传输诊断,状态信息以及运动参数

◆可编程的节点地址数32个

●无需外部传感器的失速探测功能

◆可以检测电机超载避免丢步

◆监测系统的震动情况,有的放矢地解决共振问题

整个系统的电路非常简单,采用任何具有IIC通讯的微处理器结合

TMC223芯片便构成单轴步进电机控制驱动系统,整个系统只需要2个主要的芯片即可,其中所有的运动功能包括波形发生器,脉冲发生器;驱动功能包括PWM,功率驱动等主要功能均由TMC223来实现,外部直接连接两相步进电机,而微处理器负责通讯以及向TMC223发送指令,和传统的方式相比大大减轻的微处理器的负担,可以将其解放出来做更高层次的开发如I/O控制等。

整套系统外围电路非常简单,抗干扰能力强,可靠性高,减少系统的成本。由于整个系统只需要2个芯片所以可把体积做得很小,可用在空间有限的场合,如安防上的云台以及仪器仪表,汽车电子等众多领域。

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