TMC5160：高效步进电机控制器与驱动芯片详解

本文档主要介绍了基于汇川技术的汽车电子电机控制器中的一种标准电路设计，具体涉及TMC5160集成电路的运用。TMC5160是一款高功率步进电机控制器，适用于多种工业应用，如机器人、纺织机械、自动化设备等。它集成了先进的运动控制功能，如sixPoint运动控制器、microPlyer微步插值、stealthChop2静音斩波模式以及全面的保护和诊断机制。 电路设计中，TMC5160通过SPI接口与外部设备通信，如CSN、SCK、SDO和SDI引脚。电路还包括参考开关、电机控制信号（R、E、F、L/S、T、E、P、R/E/F/R/D、IR、DIAG/INT out）以及5V电压调节器和充电泵。电路中使用了多个电容和电阻来过滤电源纹波、稳定电压和电流采样，如47R、22n、100V、100n、2.2μ等。对于电机电流采样，采用了两个采样电阻，其值应根据电机的电流需求来选择。 在电机控制部分，TMC5160支持六点运动控制和微步插值，可以实现高达256微步的精度。电机驱动采用stealthChop2斩波模式，确保电机运行时的静音和高效。此外，TMC5160还具有dcStep功能，可以根据负载动态调整电机速度，以及stallGuard2无传感器负载检测，用于高精度的电机状态监测。 电源方面，VCC_IO可以由5VOUT或外部3.3V调节器提供。在高电压应用中，使用VSA可以降低5V和11.5V稳压器的线性稳压器功耗。电源电容的选择需考虑斩波器操作产生的电流纹波以及电源内阻和电缆长度的影响。 在电路布局上，强调了元件的位置安排，如采样电阻和滤波电容应尽量靠近功率MOSFETs，TMC5160应与MOSFETs保持短距离连接，以减少寄生电感。同时，所有接地端应共地，5VOUT滤波电容应直接连接到5VOUT和GNDA引脚。布局设计对性能至关重要，应遵循布局提示以优化电路性能。 TMC5160是一款功能强大的步进电机控制器，结合了创新的控制算法和精细的电路设计，能够实现高效、静音且精确的电机控制，适用于各种高要求的工业环境。