TMC5160：静音高效步进电机控制器设计

"本文介绍了TMC5160步进电机驱动芯片在电动汽车动力电池管理系统中的应用，特别是其通用配置寄存器的功能。TMC5160是一款高效、高集成度的步进电机控制器，适用于多种工业和自动化领域。" TMC5160是一款专为步进电机设计的高性能驱动芯片，支持高达20A的线圈电流（需外接MOSFET），工作电压范围为8到60V直流。该芯片集成了多种先进技术，如sixPoint™运动控制器、microPlyer™微步插值、stealthChop2™静音斩波模式、spreadCycle™高动态电机控制以及stallGuard2™无传感器负载检测等。这些特性使得TMC5160在电机运行时能够实现低噪音、高效率和精确控制。 通用配置寄存器(0X00…0X0F)用于设置芯片的各种工作模式和参数。例如，寄存器GCONF包含多个可读写位，用于定制芯片的行为： - Bit GCONF: 全局配置标志，影响芯片的总体行为。其中，0 recalibrate位用于在驱动器关闭期间执行过零重新校准；1 faststandstill位设置步进信号的超时时间，决定输出静止标志的触发条件；en_pwm_mode位开启stealthChop电压PWM模式；multistep_filt位启用外部步进输入滤波器以优化stealthChop。 - Bit 5至Bit 11涉及诊断和电机控制：diag0_error和diag1_error用于输出故障指示信号，如过温、短路或电荷泵欠压；diag0_otpw和diag1_otpw分别控制过热预警输出；diag0_stall和diag1_stall用于电机堵转检测；diag0_step和diag1_step可以输出中断或步进信号；diag1_dir输出方向信号；diag1_index提供索引位置信号；diag1_onstate指示斩波器导通阶段；而diag1_steps_skipped则在dcStep模式下检测失步。 此外，TMC5160还具有coolStep™电流控制，可降低功耗75%，并支持passive braking和idle mode以优化电机在不同工况下的能耗。该芯片提供了SPI和单线UART通信接口，方便用户编程和调试。其紧凑的9x9mm²TQFP48或8x8mm²QFN封装适合于各种自动化和机器人应用。 TMC5160是电动汽车动力电池管理系统中的关键组件，通过其丰富的配置选项和高级控制算法，确保了电机的高效、安静和精确运行，满足了不同应用场景的需求。