【導讀】隨著(zhù)自動(dòng)化設備機器人與工業(yè)驅動(dòng)、工廠(chǎng)和自動(dòng)化、高速3D打印機、辦公自動(dòng)化、安防監控等各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應用，產(chǎn)品更新迭代變得越來(lái)越快，市場(chǎng)對步進(jìn)電機的要求也趨于苛刻，不僅要求低噪聲、運行平穩、高能效、高速度高扭矩，還要求具備小尺寸、低成本等特性。
對此，專(zhuān)注運動(dòng)控制和驅動(dòng)領(lǐng)域的半導體公司Trinamic推出了一款帶串行通信接口的高功率步進(jìn)電機控制驅動(dòng)芯片TMC5160, 將實(shí)現自動(dòng)目標定位的靈活斜坡發(fā)生器和業(yè)界最先進(jìn)的步進(jìn)電機驅動(dòng)器結合在一起。通過(guò)外置MOSFET，實(shí)現高動(dòng)態(tài)、高扭矩電機驅動(dòng)。Trinamic先進(jìn)的spreadCycle和stealthChop斬波器、驅動(dòng)器，可以絕對無(wú)噪音地運行，并實(shí)現最大效率和最佳電機扭矩控制。TMC5160的高集成度、高能效和小外形尺寸的特性，使系統小型化和性能可擴展變得可行，從而讓經(jīng)濟、高效的解決方案得以實(shí)現。完整的解決方案在實(shí)現高性能基礎上，能將學(xué)習時(shí)間盡可能縮短，加快產(chǎn)品上市時(shí)間。
圖1：TMC5169有兩種封裝、高集成、高能效
Trinamic授權代理商——Excelpoint世健公司的高級產(chǎn)品經(jīng)理葉虹介紹：“簡(jiǎn)單易用和成本效益原則是Trinamic設計師在設計步進(jìn)電機驅控芯片時(shí)的指導方針。TMC5160將強大的步進(jìn)電機驅動(dòng)器和運動(dòng)控制器集成在一塊芯片上，將數字信息直接轉換為平滑、精確、可靠的物理運動(dòng)，被廣泛地用于機器人、工業(yè)驅動(dòng)、紡織、縫紉機、包裝、工廠(chǎng)和實(shí)驗室自動(dòng)化、高速 3D 打印機、液體處理、醫療、辦公自動(dòng)化、視頻監控、自動(dòng)取款機和現金回收機等應用中。”
應用：高壓-多用途
TMC5160具有完整的運動(dòng)控制功能、強大的外部MOSFET驅動(dòng)和高質(zhì)量的電流調節。它提供了多種用途，涵蓋了從電池供電的高效系統到20安培電機線(xiàn)圈電流的嵌入式應用。TMC5160包含驅動(dòng)電機所需的全部功能，可配置為位置模式或速度模式，支持TRINAMICs獨有的stallGuard2, coolStep, dcStep, spreadCycle和stealthChop功能，優(yōu)化了驅動(dòng)器性能，平衡了速度和電機扭矩，優(yōu)化能源效率、驅動(dòng)平穩且無(wú)噪音。TMC 5160的集成度高、尺寸小、成本降低，可滿(mǎn)足小型化布板需求。芯片、控制板和軟件級別的廣泛支持，使競爭產(chǎn)品能夠縮短設計周期、快速上市。高能效和可靠性可簡(jiǎn)化相關(guān)系統(如電源和冷卻系統)設計，并節約成本。TMC5130提供1.4A的電機電流，適合功率較小的應用，軟件與TMC5160兼容。
1.TMC5160針對單個(gè)步進(jìn)電機的小型化設計
圖2：TMC5160針對單個(gè)步進(jìn)電機的小型化設計
TMC5160 ABN編碼器接口和兩個(gè)參考開(kāi)關(guān)輸入用于確保電機正確運動(dòng)，編碼器有位置偏差時(shí)，可自動(dòng)發(fā)出中斷。
2.TMC5160驅動(dòng)多個(gè)步進(jìn)電機的緊湊型設計
圖3：TMC5160驅動(dòng)多個(gè)步進(jìn)電機的緊湊型設計
上圖是驅動(dòng)兩個(gè)步進(jìn)電機的應用。每個(gè)電機帶一個(gè)ABN編碼器接口和兩個(gè)參考開(kāi)關(guān)。如果運動(dòng)電機不需要實(shí)時(shí)任務(wù)，可用一個(gè)CPU控制整個(gè)系統。CPU板和控制器/驅動(dòng)器板之間的連接經(jīng)濟且節省空間。
TMC5160運動(dòng)控制和驅動(dòng)芯片是CPU和大功率步進(jìn)電機之間的智能功率接口器件。所有步進(jìn)電機邏輯完全在TMC5160內，不需要軟件來(lái)控制電機——只需提供目標位置。TMC5160提供了許多獨特的增強功能，這些功能通過(guò)集成的控制驅動(dòng)器得以實(shí)現。TMC5160的六點(diǎn)斜坡發(fā)生器自動(dòng)使用stealthChop、dcStep、coolStep和stallGuard2，來(lái)優(yōu)化每個(gè)電機的運動(dòng)。TMC5160將TMC2100、TMC2130 和 TMC5130 系列擴展 到更高的電壓和更高的電機電流。
TMC5160提供三種基本操作模式：
模式1: 全功能運動(dòng)控制和驅動(dòng)器
所有步進(jìn)電機邏輯完全在TMC5160內，不需要軟件來(lái)控制電機——只需提供目標位置。SD_ MODE接地使能此模式。
圖4：TMC5160基本應用框圖（運動(dòng)控制器）
模式2: 脈沖和方向驅動(dòng)器
像TMC 4361這樣的外部高性能S-ramp運動(dòng)控制器或CPU產(chǎn)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(dòng)模式，并反饋電機狀態(tài)。microPlyer自動(dòng)平滑運動(dòng)。SD _ MODE接高電平使能此模式。
圖5：TMC5160步進(jìn)/方向模式應用框圖
模式3: 簡(jiǎn)單的步進(jìn)和方向驅動(dòng)器
TMC5160根據步進(jìn)和方向信號控制電機。microPlyer自動(dòng)平滑運動(dòng)。不需要CPU；配置由硬件引腳完成。靜止保持電流控制由TMC5160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。
圖6：TMC5160獨立模式驅動(dòng)器應用框圖
TMC 5160實(shí)現了Trinamic產(chǎn)品獨有的高級功能，有效提高了步進(jìn)電機運行過(guò)程中的精度、能效、可靠性、平滑性和能耗。
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