TMC5160步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片開(kāi)發(fā)使用筆記-1

內(nèi)容主要來(lái)自TMC5160數(shù)據(jù)手冊(cè)，個(gè)人的理解簡(jiǎn)單做下筆記：

TMC5160做為驅(qū)動(dòng)芯片，單片機(jī)作為控制器，控制一個(gè)或多個(gè)5160；

站在應(yīng)用的角度去分析，不涉及過(guò)多電子方面；

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TMC5160是高功率步進(jìn)電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)IC，有串行通信接口（SPI和UART）。

它結(jié)合用于與產(chǎn)業(yè)最先進(jìn)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)目標(biāo)定位柔性斜坡發(fā)生器。使用外部晶體管，高動(dòng)態(tài)，高轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動(dòng)器得以實(shí)現(xiàn)。

基于Trinamic的復(fù)雜SpreadCycle?（高精度斬波算法）和StealthChop?技術(shù)，可以確保絕對(duì)無(wú)噪音的操作以最高的效率和最佳的電機(jī)扭矩相結(jié)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(kuò)展的系統(tǒng)。完整的解決方案降低學(xué)習(xí)曲線降到最低，同時(shí)給予類(lèi)最佳性能。

0.1 特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

以下是該芯片的核心內(nèi)容：

高達(dá) 20A 線圈電流的兩相步進(jìn)電機(jī)(外部 MOSFETs )

支持 sixPoint?的運(yùn)動(dòng)控制器（六點(diǎn)斜坡加減速/梯形加減速）

支持microPlyer?微步插值功能的的步進(jìn)/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(gè)參考開(kāi)關(guān)輸入

最高256 微步細(xì)分

stealthChop2?斬波模式，安靜平滑的運(yùn)行 電機(jī)中速運(yùn)行的共振衰減

spreadCycle? 高動(dòng)態(tài)電機(jī)控制斬波器 dcStep? 負(fù)載相關(guān)關(guān)速度控制

stallGuard2? 高精度的無(wú)傳感器負(fù)載檢測(cè)

coolStep? 電流控制，能量能減少 75% 被動(dòng)制動(dòng)和空轉(zhuǎn)模式

全面保護(hù)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(yùn)動(dòng)控制和驅(qū)動(dòng)器

所有步進(jìn)電機(jī)邏輯完全在 TMC5160 內(nèi)。不需要軟件來(lái)控制電機(jī)，只需提供目標(biāo)位置。

SD_ MODE 接地使能此模式

模式 2 :脈沖和方向驅(qū)動(dòng)器

像 TMC 4361 這樣的外部高性能 S-ramp 運(yùn)動(dòng)控制器或 CPU 產(chǎn)生與系統(tǒng)內(nèi)其他部件（如電機(jī)）同步的脈沖和方向信號(hào)。

TMC5160 控制電流和運(yùn)動(dòng)模式，并反饋電機(jī)狀態(tài)。microPlyer 自動(dòng)平滑運(yùn)動(dòng)。SD _ MODE 接高電平使能此模式。

模式3 :簡(jiǎn)單的步進(jìn)和方向驅(qū)動(dòng)器

TMC 5160根據(jù)步進(jìn)和方向信號(hào)控制電機(jī)。microPlyer自動(dòng)平滑運(yùn)動(dòng)。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。可選的反饋信號(hào)作為錯(cuò)誤檢測(cè)和同步標(biāo)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(guān)鍵概念

TMC 5160實(shí)現(xiàn)了TRINAMIC產(chǎn)品獨(dú)有的高級(jí)功能。這些特征在許多步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用有效的提高了精度、能效、可靠性、平滑性和能耗。

stealthChop2? 無(wú)噪聲、高精度斬波算法，用于電機(jī)的靜止和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的靜音控制。

stealthChop2在stealthChop 的基礎(chǔ)上，加快了電機(jī)運(yùn)動(dòng)加減速特性，降低的所需的電流最小值。（spreadCycle的加強(qiáng)版靜音模式） spreadCycle? 高精度斬波算法，用于高動(dòng)態(tài)電機(jī)運(yùn)動(dòng)和產(chǎn)生絕對(duì)干凈的電流波。低噪音、低共振和低振動(dòng)斬波器。(正常模式) dcStep? 負(fù)載相關(guān)速度控制。電機(jī)盡可能快地移動(dòng)，不失步。 stallGuard2? 無(wú)傳感器堵轉(zhuǎn)檢測(cè)和機(jī)械負(fù)載測(cè)量。 coolStep? 根據(jù)負(fù)載自適應(yīng)電流，可將能耗降低 75 %。 microPlyer? 細(xì)分內(nèi)插器，用于從全步開(kāi)始，以較低分辨率步長(zhǎng)輸入獲得全 256 微步的平滑度（平滑模式） 除了這些性能增強(qiáng)之外，TRINAMIC電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還提供了檢測(cè)和防止短路輸出、輸出開(kāi)路、過(guò)熱和欠壓情況的保障措施，以增強(qiáng)安全性和故障恢復(fù)。

1.2 靜止態(tài)自動(dòng)降電流

1.3 stealthChop2 & spreadCycle 驅(qū)動(dòng)

stealthChop 基于電壓斬波器的原理。除了電機(jī)機(jī)械滾輪軸承產(chǎn)生的噪音，它特別保證了電機(jī)在靜止和慢動(dòng)作時(shí)絕對(duì)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(huì)在第一次運(yùn)動(dòng)中自動(dòng)學(xué)習(xí)最佳設(shè)置，并進(jìn)一步優(yōu)化后續(xù)運(yùn)動(dòng)中的設(shè)置。

初始的歸零過(guò)程足以使系統(tǒng)完成stealthChop 最佳配置。也可以選擇，通過(guò)接口預(yù)先配置初始學(xué)習(xí)參數(shù)stealthChop2 通過(guò)對(duì)電機(jī)速度的變化立即做出反應(yīng)，允許高的電機(jī)動(dòng)態(tài)。 對(duì)于高動(dòng)態(tài)的應(yīng)用，spreadCycle是除stealthChop2之外的選項(xiàng)。它可以通過(guò)輸入引腳(獨(dú)立模式)或SPI或UART接口配置。

stealthChop2和spreadCycle甚至可以結(jié)合使用，以達(dá)到兩者的最佳效果：

stealthChop2用于無(wú)噪音的靜止?fàn)顟B(tài)，無(wú)聲平滑的性能，

spreadCycle用于高動(dòng)態(tài)，低振動(dòng)和最高的峰值速度。

spreadCycle方案自動(dòng)集成和調(diào)節(jié)快衰減周期，以保證平滑過(guò)零性能。 stealthChop2 優(yōu)勢(shì): - 顯著改善了低成本電機(jī)微步性能

電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)安靜 絕對(duì)沒(méi)有待機(jī)噪音 降低機(jī)械共振產(chǎn)生改善的扭矩 總結(jié)：spreadCycle是周期斬波模式。它在很寬的速度和負(fù)載范圍內(nèi)提供平穩(wěn)的操作和良好的共振阻尼。 stealthChop2就更厲害了，親測(cè)，確實(shí)可以降低運(yùn)行噪音；?

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