TMC5160：高效步进电机控制器的先进技术与功能解析

"本文主要介绍了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，特别是在速度控制模式的选择上。该芯片提供高级的电机控制功能，如stealthChop2、spreadCycle和coolStep等，确保电机运行安静、高效且适应不同速度范围。" TMC5160是一款高度集成的步进电机驱动芯片，适用于各种应用领域，如机器人、自动化设备、3D打印、医疗设备等。它支持高达20A的线圈电流，电压范围为8至60V直流，具备SPI和单线UART通信接口，以及256微步分辨率，确保精细的电机控制。该芯片的核心特性包括： 1. **stealthChop2**：这是一种创新的斩波模式，能实现电机无声且平滑的运行，同时在中速运行时抑制共振，提高电机运行的平稳性。 2. **spreadCycle**：这是一种高动态电机控制斩波器，提高了电机响应速度，允许快速、精确的定位。 3. **dcStep**：根据负载条件动态调整电机速度，确保稳定运行。 4. **stallGuard2**：高精度的无传感器负载检测技术，可在电机卡死时及时发现并采取措施。 5. **coolStep**：通过智能电流控制，能降低电机运行时的能量消耗，最高可减少75%，同时保持高效运行。 6. **被动制动和空转模式**：提供电机在不需要动力时的安全和节能操作。 在速度控制模式的选择上，TMC5160使用阈值VPWMTHRS、VHIGH和VCOOLTHRS（由寄存器参数TPWMTHRS、THIGH和TCOOLTHRS确定）来决定电机速度。时间间隔TSTEP表示速度，与微步分辨率无关，因此在调整微步设置时无需重新设置阈值。TSTEP与这些阈值比较来选择合适的斩波模式或工作状态。磁滞宽度可以设置为1/16 TSTEP或1/32 TSTEP，以防止外部干扰导致的速度测量不稳定。stealthChop阈值TPWMTHRS需要满足VPWMTHRS < VCOOLTHRS，并根据静止标志stst来调整电机电流，以适应运行和静态保持电流的需求。 此外，TMC5160还具有编码器接口和2个参考开关输入，以及全面的保护和诊断功能，如短路保护、过热保护等。其紧凑的封装尺寸使其在系统小型化方面具有优势，降低了整体成本，并简化了系统设计。 在电动汽车动力电池管理系统设计中，TMC5160的这些特性使得电机驱动部分不仅能够高效地控制电池输出的动力，还能根据电机工况自适应调整，确保系统的稳定性和效率。通过自动速度阈值调整，如coolStep等功能，可以在不同速度范围内优化电机性能，同时保持系统透明化，无需频繁的软件干预。这使得TMC5160成为高精度、高效率步进电机控制的理想选择。