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TMC428型3轴步进电机控制器的原理及应用
2006年4月20日 13:46  
  TMC428是TRINAMIC公司最新开发的步进电机运动控制器,它可减少电机控制软件设计的工作量,降低开发成本。以它为核心(包括TMC236型步进电机驱动器)构成的3轴步进电机驱动控制系统具有尺寸小、控制简单的优点,可同时控制3个两相步进电机。

  1、主要性能特点

  
TMC428是小尺寸、高性价比的二相步进电机控制芯片。它带有二个独立的SPI口,可分别与微处理器和带有SPI接口的步进电机驱动器相连以构成完整的系统。其控制指令可由微处理器通过SPI接口给定。TMC428提供了所有与数字运动控制有关的功能,包括位置控制、速度控制及微步控制等步进电机常用的控制功能。这些功能如果让微处理器来完成,则需占用大量的系统资源,所以它的使用可将微处理器解放出来,以把资源用在接口的扩展和对步进电机的更高层次的控制上。此外,TMC236也是TRINAMIC公司开发的带有串行接口的步进电机驱动器。3个TMC236连结构成的菊花链(Daisychain)结构便是一种基于串行通讯的网络结构,可以使多个具有串行通信接口的设备以接力的方式传递数据。TMC428可以通过SPI接口与它们相连接,以同时控制3个二相步进电机。

  TMC428的主要特点如下:

  ·根据不同的应用提供有SSOP16、SOP24、DIL20三种封装可选形式。

  ·可以同时对3个二相步进电机进行控制,所有电机可独立工作。

  ·根据微处理器给定的电机运动参数(位置,速度、加速度),依照梯形或三角形的速度由线产生驱动脉冲波形和顺序,来对电机进行位置和速度控制。它有4种工作模式。其中位置控制有RAMP模式和SOFT模式,速度控制有VELOCITY模式和HOLD模式。

  ·可微步控制。采用6位分辨率的微步细分。包括满步、半步直至64细分。每个电机可分别选择其需要的微步分辨率。满步频率最高达20kHz。

  ·通过可编程电流比例捉控制,可以使电机在不同的工作状态下采用大小不同的工作电流。控制电机工作可在8个档次上,分别是最大电流的12.5%、25%、37.5%、50%、62.5%、75%、87.5%、100%。

  ·可以对多种参数进行设置,包括最大加速度、最大速度、加速运行和位置保持时电机线圈的电流大小、微步细分分辨率、波形发生器和脉冲发生器的参数等20个多个参数。

  ·可在线改变运动参数(位置、速度、加速度)。

  ·带有4线串行SPI接口,串行通信使用32bit数据长度的简单协议。使用简单。

  ·可通过另一个SPI口与电机驱动器连接,其数据传输率高达1Mbit/s。

  ·低功耗(1.25mA,4MHz),时钟输入范围宽且时钟频率最高可达16MHz。

  ·3.3V或5V的CMOS/TTL兼容电平供电。

  2、引脚功能


图1 TMC428的引脚排列

  图1所示为TMC428采用SSOP16封装时的引脚排列,各个引脚的功能如下:

  • 1,2,3脚(REF1,2,3):参考开关输入1,2,3,可以外接限位开关,以引发TMC428内部中断功能。本文没有使用该功能。
  • 4脚(TEST):测试脚。使用时接地,接地应尽可能在引脚附近。
  • 5脚(CLK):时钟输入。
  • 6脚(nSCS_C):SPI控制接口的片选信号输入,低电平有效。
  • 7脚(SCK_C):SPI控制接口的时钟输入。
  • 8脚(SDI_C):SPI控制接口的数据输入。
  • 9脚(SDO_C):SPI控制接口的数据输出,高阻。
  • 10脚(SDO_S):驱动SPI接口的数据输出。
  • 11脚(SCK_S):驱动SPI接口的时钟输出。
  • 12脚(nSCS_S):驱动SPI接口的片选信号输出。
  • 13脚(V5):+5V电源。
  • 14脚(V33):+3.3V电源,应外接470nF电容器。
  • 15脚(GND):地。
  • 16脚(SDI_S):驱动SPI接口数据输入,应接上拉或下拉电阻器。
 
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