【產品介紹】全新步進馬達驅動器集成電路系列

具備整合運動控制器的36V 2.1A RMS步進馬達驅動器



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全新的步進馬達驅動晶片家族(TMC5240、TMC2240和TMC2210)。

這個家族有多種不同的變體,包括集成運動控制器的步進馬達驅動IC、帶有SPI介面的智慧步進馬達驅動IC和獨立運動控制器的步進馬達驅動IC。


TMC5240: 36V / 2.1A RMS - 具備整合運動控制器的智慧步進馬達驅動器

集成運動控制器的變體具有以下所有功能:

  • TMC5240和其變體在功耗和節省空間方面更加高效。

  • 專利算法將電流輸送到馬達中,實現了業界最佳的無聲馬達操作的電流控制。

  • 內部無損耗電流感測最大程度地減少了BOM(材料清單)並提供了最高的電流測量精度。

    • 電流縮放可以適應馬達的尺寸。這使得所有智能功能都能完美適應所使用的馬達尺寸,無論是100mA馬達還是NEMA17或NEMA23尺寸的馬達。

  • 新的EightPoint運動控制器卸載了通常需要在主控制器中進行的計算工作

    • 這使得您可以選擇一個更低功耗、成本更低的控制器。

    • 此外,無需重新發明齒輪。

  • 由於低RDSON(內部阻抗),此解決方案在5x5mm²的QFN封裝中輸出2.1A RMS。還提供了TSSOP封裝選項,以滿足客戶的不同需求。

  • IC的SPI變體(TMC5240和TMC2240)還實現了一個新的功能,即馬達溫度估算。這使得可以在靜止狀態下對馬達溫度進行估算。在啟動時需要進行校準,可以讀取溫度的相對差異。

 

價值

  • 市場上其他解決方案相比,效率提高了2倍

  • 節省了60%以上的空間

  • 提供卓越的電流控制,實現無聲步進馬達操作的最佳效果

 

關鍵優勢

  • 透過最高度整合實現的節省空間

  • 內部無損耗電流感測(ICS)

  • EightPoint運動控制器

  • 高效率/最低RON

  • 馬達溫度反饋

  • 領先業界的運動和電流控制


TMC5240: 新的EightPoint™運動控制器

讓我們更仔細地看看全新的EightPoint斜坡控制器。 

這個斜坡控制器將所有計算工作轉移到專用的硬體運動控制器中,以實現達到目標位置的最高精確度運動,在最短的時間內達到目標,並且不會出現低於或超過目標位置的情況。

此外,由於存在三個加速和減速段,抖動效應被降到最低。

所有這些參數都可以即時更改。這意味著即使正在執行運動,參數也可以進行更改,運動控制器將相應地進行適應。

SPI接口允許傳輸所有相關的參數,包括最大速度、加速度值、起始和停止速度,當然還包括目標位置。


TMC2240 / TMC2210: STEP/DIR步進馬達驅動器變體

以下是IC系列的三個變體的特點:

  • 從左側開始是TMC5240,它集成了所有功能、技術和集成的EightPoint運動控制器。

  • TMC5240和TMC2240可以通過SPI接口或單線UART接口進行通信。

    • TMC2240沒有運動控制器,但SPI接口使得驅動器部分的所有智慧功能都可以實現,如下列表所示。

  • TMC5240還提供了ABN編碼器輸入,用於監測當前位置。

  • 透過DcStep,可以將步進馬達作為直流馬達操作,這意味著運動控制器將根據負載條件自動調整速度。

  • 它具有改進的StallGuard和CoolStep功能,可實現低溫運行並從馬達獲取額外的負載反饋。

  • StealthChop功能消除了馬達噪音,實現超平滑的馬達運行。

  • 由於TMC2240沒有運動控制器,因此DcStep功能不可用。除此之外,所有驅動器功能在這裡也都得到實現。

  • TMC2210是獨立的變體。它沒有通信接口,透過硬體引腳進行配置。它具有STEP/DIR接口,用於從微控制器驅動馬達,MicroPlyer可實現低微步分辨率的最平滑運動,SpreadCycle和StealthChop2。

  • 所有變體均提供QFN封裝或TSSOP封裝選項。


 

市場和應用領域

 

這些元件基本上適用於所有需要單片式、高功率、微型化解決方案的應用。 一些目標應用包括:

  • 紡織自動化,如縫紉機和捲線機

  • 醫療保健應用,如泵和閥控制應用

  • 增材製造,如3D打印機

  • 智慧建築,如閉路電視攝像機和會議攝像機

  • 儀器儀表應用,如液體處理機器和點擊式護理設備


TMC5240: 內部定位

 

  • TMC5240是TMC5130的後繼產品,因此對於已經使用TMC5130的客戶來說,TMC5240是完美的下一代解決方案。

  • TMC5240的新功能包括內部無損耗電流感測和馬達溫度估算。這些功能使得TMC5240在性能和功能上優於TMC5130。

  • 由於TMC5240具有集成的驅動器,當需要驅動超過2.1A RMS的電流時,它會有一定的限制。在這種情況下,TMC5160預驅動器(Pre Driver)搭配集成的運動控制器是一個選項,因為它可以驅動外部MOSFET。

  • 以下是三種解決方案的直接比較,詳細訊息請參閱下圖。

關鍵優勢 TMC5240 & TMC2240 & TMC2210

 

以下是TMC5240的主要優勢:

  • TMC5240是目前最小的36V步進馬達驅動器,尺寸為25mm²,提供最高2.1A RMS的電流輸出。

  • 它是NEMA17和NEMA23步進馬達的理想解決方案。

  • 借助StallGuard和CoolStep功能,它以最低的溫度運行步進馬達。

  • TMC5240變體集成了全新的EightPoint Ramp Controller,實現最高精度和最快速度的運動控制。

  • 超低的RDSON使得解決方案極其高效。

  • 新的集成非耗散電流感測大大減少了板上空間的使用。

  • 此外,集成了ADI Trinamic提供的最佳診斷功能。

  • 提供所有評估和設計資源,並與TMC5130和TMC5160的接口兼容。

 


TMC5130 ► https://reurl.cc/v7qpGa  影音 ► https://reurl.cc/2Lr6V4
TMC5160 ► https://reurl.cc/GAm5Ov


 

這些優勢使`TMC5240成為一個高效、緊湊且功能豐富的步進馬達驅動器解決方案。

 

  • 最小的36V步進馬達驅動器解決方案

    • 高達2倍的效率提升

    • 可在5x5mm²的尺寸上提供2.1A RMS輸出

  • 適用於NEMA17和NEMA23步進馬達的完美解決方案

  • 最低溫運行的36V步進馬達驅動器

  • 集成EightPoint運動控制器(TMC5240)

  • 超低RON值,230mΩ,並具備高效驅動步進馬達的先進控制功能

  • 集成無能量損耗電流感測器

  • 集成業界最佳的診斷功能

  • 提供評估和設計資源以及與Trinamic界面相容性(TMC5130、TMC5160)


 

市場定位

  • 比較IC家族中的驅動器,相較於競爭對手,它提供了最高的功率密度。

  • Y軸表示的是每平方毫米的毫安數(mA/mm²)。


TMC5240競爭對手

在與競爭對手進行比較時,我們提供了以下特點來區分自己的產品家族:

  • 最低的RDSON:我們的驅動器具有極低的RDSON,這意味著能夠實現更高的效率和更低的功耗。

  • 內部無損失電流感測:我們的驅動器具有內部無損失電流感測功能,這有助於減少元件成本並提供更高的電流測量精度。

  • 馬達溫度估算:我們的驅動器具有馬達溫度估算功能,可以在馬達停止運行時估算馬達的溫度。這有助於監控馬達的熱量和避免過熱。

  • 內部運動控制器:我們的驅動器集成了內部運動控制器,可以卸載主控制器的計算負擔,實現更高的運動精度和效率。

此外,我們的產品還集成了專利技術來解決客戶的挑戰,包括:

  • StallGuard負載檢測:可以檢測和監控馬達的負載情況。

  • StealthChop無聲操作:可以實現無噪音的馬達運行。

  • CoolStep節能模式:在保持馬達溫度最低的同時實現最高能量效率。

  • MicroPlyer平滑運動:通過低微步分辨率的輸入脈衝實現最平滑的運動。

  • DcStep直流模式:可以將步進馬達作為刷式直流馬達來操作。

  • 可選的編碼器輸入:額外追蹤當前位置的功能,可用於更精確的運動控制。

這些特點和專利技術使我們的產品在市場上具有競爭優勢,能夠解決客戶面臨的各種挑戰,提供更優秀的性能和功能。


設計資源

評估板:
TMC5240-EVAL(-KIT)
TMC2240-EVAL(-KIT)
TMC2210-EVAL(-KIT)

https://www.trinamic.com/support/eval-kits/

所有IC均已完全釋出並可供使用。 評估套件可供使用,並且在我們的TMCL IDE軟體中獲得全面支援,以實現良好的開箱即用體驗。 所有評估板都得到我們的Landungsbruecke和Eselsbruecke生態系統的支援。因此,如果您已經擁有這些板子,只需購買相應的評估板即可。



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