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TMC2209步进电机驱动IC |初学者指南

步进电机是几个工业,机器人以及消费/办公电子产品的主力。它以“步骤”旋转,并帮助您实现电机轴的精确定位。它们也是无刷电机,但不像无刷直流电机,步进电机的驱动电子是非常简单的。说到驱动,TMC2209是一个很受欢迎的步进电机驱动IC,你可以在一些DIY项目,机器人,甚至3D打印机中找到这个驱动。

因此,在本指南中,我们将进一步了解TMC2209集成电路,了解它的一些功能和规格,引脚图和描述等等。如果你是一个试图使用TMC2209(或其他类似的步进电机驱动器)的初学者,那么本指南一定会帮助你熟悉IC。

TMC2209是什么?

Trinamic Motion Control是一家德国公司,开发电机驱动ic,编码器和其他电机驱动相关产品。Trinamic的TMC2209是两相步进电机驱动IC,它集成了几个专有特性到硅中,以确保最高效率,无噪声运行,并提供最佳扭矩值。

当涉及到驱动电流,TMC2209可以处理电机电流高达2A (RMS)或2.8A(峰值)每线圈。您可以通过UART将TMC2209与微控制器连接起来,并提供控制和调优命令。还有一个片上OTP存储器来存储调优值。

图像

它支持广泛的步进电机电压范围(4.75V到29V),工作电压为5V。结合这一事实,无噪声操作是它的主要特点,这种低成本的集成电路是几个电池操作的应用程序的有力竞争者。TMC2209集成电路采用28片QFN(无引线四平面)封装。

TMC2209规范

以下是TMC2209的一些重要特性和规格的快速列表。

  • 两相步进电机驱动IC
  • 28-Pad QFN包
  • 峰值线圈电流为2.8A,线圈均方根电流为2A
  • 电机供电电压为4.75V至29V
  • IC工作电压为5V
  • 8, 16, 32或64微步与STEP/DIR接口
  • 低侧和高侧RDS值170Ω
  • 片上振荡器频率为12MHz
  • 最大外部时钟频率为16MHz
  • 微控制器通信接口:UART
  • 特殊功能:microplayer, StealthChop2, SpreadCycle, StallGuard和CoolStep
  • 适用的应用:3d打印机,桌面打印机,闭路电视,暖通空调,家庭自动化,电池操作的设备

特殊功能

TMC2209集成电路的硅中集成了一些特殊和商标特性,有助于实现卓越的效率、可靠性、精度和更流畅的操作。下面是对这些特性的简要描述。

  • MicroPlyer:这是一个微步插值器,帮助在256步中平滑微步。
  • StealthChop2:一种高精度无噪声斩波算法。
  • SpreadCycle:它是一种高精度逐周电流控制快速电流调节和动态运动。
  • StallGuard:无传感器的电机过载报警机制。
  • CoolStep:使用StallGuard数据,CoolStep修改电机电流,以获得最佳效率和更少的热量。

工作原理

TMC2XX是来自Trinamic的步进电机驱动ic的一个重要家族,TMC2209是低成本、低成本的解决方案,用于无噪声和精确的步进电机操作。下图是TMC2209 IC的基本应用框图。

只需使用几个控制引脚,就可以在UART上使用微控制器控制IC。一个重要的设置是调整步骤分辨率,你可以选择8、16、32或64步。

它的StealthChop2技术,一个专有的无声驱动系统,使您有一个无噪音的操作。使用microplayer技术,您可以实现进一步的微步,最多可达256步。

的操作模式

TMC2209步进电机驱动IC有三种操作模式。它们是:

  • 独立的步骤/DIR驱动模式
  • 独立的STEP/DIR驱动模式,带有OTP预配置
  • STEP/DIR驱动模式与完整的诊断和控制

在独立的STEP/DIR驱动模式下,微控制器负责用适当的STEP和DIR信号命令TMC2209 IC。在第二种模式中,您可以使用OTP内存启用其他选项(或将配置细节存储在微控制器中,并在启动时加载它们)。

进入诊断模式,您可以释放额外的诊断、将步长分辨率降低到256、热管理和其他功能。

引脚图及说明

正如我们前面提到的,TMC2209步进电机驱动IC可在28个衬垫QFN包中使用。下图是集成电路的引脚图。

TMC2209-Pin-Diagram-1

我们现在将通过下表的帮助看到IC的每个引脚的功能。

密码 的名字 销的描述
1 OB2 输出2电机线圈B
2 新奥集团 启用不输入(Active LOW)
3、18 接地 地面
4 CPO 电荷泵电容输出
5 消费者价格指数 电荷泵电容输入
6 VCP 电荷泵电压
7 传播 斩波模式选择(LOW - StealthChop, HIGH - SpreadCycle)
8 5电压输出 内部5V调节器输出
9 MS1_AD0 微步分辨率配置。00 - 1/ 8,01 - 1/32,10 - 1/64,11 - 1/16
10 MS2_AD1
11 诊断接头 诊断和StallGuard输出
12 指数 可配置的索引输出
13 CLK 时钟输入
14 PDN_UART 下电不控制输入(Active LOW)
15 VCC_IO 数字引脚电源电压3.3V至5V
16 一步 阶跃输入
17 VREF 电流缩放的模拟参考电压
19 DIR DIR输入
20. STDBY 待机输入
21 OA2 输出2电机线圈A
22日,28日 VS 电动机电源电压
23 胸罩 线圈A的感应电阻连接
24 OA1 输出1电机线圈A
25 - - - - - - - - - - - -
26 OB1 输出1电机线圈B
27 马上回来 线圈B的感应电阻连接

采样电路

现在让我们来看一些涉及TMC2209步进电机驱动IC的电路示例。我们将看到三个电路以及这些电路的各自外部组件。

标准的应用电路

在这个电路中,我们使用了最少的外部元件。两个感应电阻RSA和R某人帮助我们设置单个电机线圈电流。所有的电源滤波电容器都具有较低的ESR。您可以使用5VOUT来提供VCC_IO或使用外部调节器。

内部有电阻

你可以通过省去外部感应电阻和使用内部电流感应来节省空间和成本。要设置参考电流,必须在VREF引脚上使用一个外部电阻。

5V电源电路

您可以使用以下电路从5V电源和电机电源4.7V到5.4V运行IC。为了使线性稳压器的电压降降到最低,我们必须使用高电容滤波器。此外,我们必须使用桥接电阻将内部5V稳压器(5VOUT)与外部电源桥接。

结论

TMC2209是一个非常受欢迎的步进电机驱动IC,你可以在一些DIY项目中找到模块,集成到3D打印机,家庭自动化系统和更多。这是一个TMC2209 IC的初学者指南,解释了它的特性,规格,引脚和它们的功能。我们还看到了一些示例应用程序电路。

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