目前市场上唯一能驱动4A步进电机的单芯片解决方案

发布时间:2013-07-25 阅读量:2347 来源: 发布人:

【导读】德国供应商TRINAMIC最近推出目前市场上唯一能驱动4A电流的步进电机单芯片解决方案,该步进电机方案工作能耗只有2.8瓦,与之前最具竞争力的解决方案相比减少了85%。4A电流的步进电机芯片的低能耗消除了对散热器的需求,减少了元件的数量并降低BOM成本。

步进电机是一个符合成本效益的解决方案,适用于那些需要低速大转矩和精确控制电机旋转轴的应用,它广泛用于打印机、扫描仪、机器人技术、医疗及科学仪器等领域。据德国全球领先的电机及运动控制开发商TRINAMIC估计,每年约有10亿台步进电机被运往世界各地。

随着全球步进电机市场的需求越来越大,中国市场亦进入一个快速发展的阶段。TRINAMIC授权代理商世健公司的高级产品经理叶虹表示:“TRINAMIC及时把握市场动向,推出一款全新的能驱动4A步进电机的单芯片TMC2660,在支持更高电流等级的同时实现了最低的能耗,为不同需求的客户提供了更多样的选择。”

叶虹强调说:“Trinamic的TMC2660是市场上唯一可以用来驱动较大电流步进马达的单芯片解决方案。”

目前市场上唯一能驱动4A步进电机的单芯片解决方案
图1:世健公司的高级产品经理叶虹
 
 

TMC2660采用多芯片模组封装技术,将预驱动器和功率MOSFET管封装在一个芯片内,实现了最低功耗,目前可用于驱动4安培的步进电机。预驱动部分可以实时计算电机线圈电流,功率MOSFET将电流放大驱动电机。

TMC2660的Rds只有65毫欧,在4安培电流的情况下工作耗能只有2.8瓦,与之前最具竞争力的解决方案相比减少了85%。新芯片的低能耗消除了对散热器的需求,实现了高集成的面板设计、减少了元件的数量并降低成本。

Trinamic的前一代步进电机驱动芯片有两个型号TMC260和TMC262。TMC260也是一款集成芯片,内含预驱动器和功率器件,不过最大电流只能到2安培。最新的TMC2660提高到4安培,要克服电流对芯片发热和功耗的问题,对芯片内部制造工艺提出了更高要求。Trinamic在封装不变和原有性能的基础上,提高了内部工艺技术,使得TMC2660在不需要散热器的情况下,驱动电流可达4安培。

TMC262是一款支持8安培的大电流步进电机预驱动器,不过要外接功率管。TMC2660与此相比,在BOM和占板面积上有了改进。以TMCM-1110为例,TMC262与4个功率芯片的PCB尺寸是25mm×50mm,而TMC2660 TQFP44封装仅为12mm×12mm。

目前市场上唯一能驱动4A步进电机的单芯片解决方案
图2:Trinamic基于前一代TMC262的8A步进电机驱动板
 
目前市场上唯一能驱动4A步进电机的单芯片解决方案
图3:Trinamic新一代TMC2660单芯片4A步进电机驱动解决方案
 
 

叶虹指出,在电机控制驱动领域,Trinamic拥有以下三个专利技术的优势,这是其他竞争者不具备的。

第一个专利技术是基于负载的电流控制(load dependent current control-CoolStep),它使得TMC2660可以精确、巧妙、随机动态地控制管理驱动芯片输入到电机的电流,即TMC2660可以根据电机的不同负载需求轻松自如地增加或减少其输出电流,此功能在大大降低步进电机丢步概率的同时,可以减少功率消耗。该系列芯片也被称为绿色芯片,很好解决了由于功率过剩而产生的热量,从而可以较少电机和驱动器的发热量。

第二个专利技术是无需传感器的负载测量(Sensorless load measurement (10bit) – stallGuard2),该技术可以在步进电机不需要外部编码器和位置传感器的情况下实现对电机位置的反馈。

第三个专利技术是SpreadCycle hysteresis PWM chopper scheme,该技术可以使步进电机达到更高的转速,TMC2660可以驱动标准的42mm步进电机达到5000RPMa。TMC2660更可进一步提高电机的动态性能,自身具有256细分,可以使电机运行更加平稳。

TRINAMIC的创始人兼CEO Michael Randt表示:“我们的两款热门步进电机驱动器TMC260和TMC261已经被多国的制造商们广泛采用,客户希望我们能够扩充产品线,以支持更高的电流等级,所以我们推出了这款TMC2660。”

目前市场上唯一能驱动4A步进电机的单芯片解决方案
图4:TRINAMIC的创始人兼CEO Michael Randt
 
 

由于峰值输出电流达4安培,TMC2660可以驱动如NEMA23这样大尺寸的电机。TMC2660与目前热门的TMC260/261引脚软件兼容。TMC260/261一般用于支持NEMA17电机的运作。

TMC2660将于2013年8月提供样片,2013年第四季度开始量产, 44-脚PQFP封装。TRINAMIC提供完整的TMC2660设计包,包含评估板和Arduino子卡(shield),用于加速客户的产品开发和样机研究。

TRINAMIC位于德国汉堡,是全球领先的电机和运动控制技术提供商。凭借着内部开发的IP技术,TRINAMIC的运动控制产品一直强调高效、高质和使用简易。TRINAMIC为全球的优秀制造商提供IC、模块和集成机电设备,产品渗入到生物技术、实验室自动化、物料搬运、CCTV和工厂自动化等各个领域。

 
目前市场上唯一能驱动4A步进电机的单芯片解决方案   
图5:TMC2660的步进控制系统框图


 目前市场上唯一能驱动4A步进电机的单芯片解决方案
图6:TMC2660一片可驱动4A步进电机
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