游名：基于STM32F0+Trinamic智能步进驱动芯片TMC5160(最高20A)参...

1万 · 2020-4-3 18:12

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keaibukelian 发表于 2020-4-3 18:11
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labasi 发表于 2020-4-3 18:11
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paotangsan 发表于 2020-4-3 18:11
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renzheshengui 发表于 2020-4-3 18:11
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wakayi 发表于 2020-4-3 18:11
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3万 · 2020-4-6 15:29

已更新教程

3万 · 2020-4-6 16:29

一、概述

TMC5160是一款高功率步进电机控制器和驱动器IC，带串行通信接口。该器件结合了一个灵活的斜坡发生器，用于以先进的步进电机驱动器实现自动目标定位且外置MOSFETs带有StealthChop、SpreadCycle静音防抖动技术，使用外部MOS管可实现高动态、高扭矩驱动、TMC5160控制/驱动智能IC使步进电机性能更强大。将强大的步进电机驱动器和专用运动控制器集成在一块芯片上，将数字信息直接转换为平滑，精确，可靠的物理运动。这种带有串行通信接口的新型单轴步进电机驱动器IC专为具有外部MOSFET的2相步进电机而设计，每个线圈的电机电流可达20A, 电压范围8V到60VDC。

3万 · 2020-4-6 16:31

参数及特点：

1、TMC5160驱控芯片参数如下：

2、相步进电机高达20A线圈电流（外部 MOSFET）
3、运动控制器，具有 sixPointfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif 斜坡
4、步进/方向接口具有微步插值 microPlyerfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif
5、电压范围8VDC至60VDC
6、SPI和单线UART
7、编码器接口和两个基准开关输入
8、每个全步长的最高分辨率为256个微步
9、stealthChop2file:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif静音工作和平滑运动
10、用于中等范围共振抑制谐振
11、spreadCycle高动态电机控制斩波器
12、dcStepfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif负载相关速度控制
13、stallGuard2file:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif高精度无传感器电机负载检测
14、coolStepfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif电流控制，可实现高达75%节能
15、无源制动和续流模式
16、全保护和诊断
17、紧凑的尺寸9x9mm TQFP48/8mmx8mm QFN封装

应用
1、机器人和工业驱动器
2、纺织、缝纫机
3、包装机械
4、工厂和实验室自动化
5、高速 3D 打印机
6、液体处理
7、医疗
8、办公自动化
9、有线闭路电视
10、自动取款机、现金回收
11、泵和阀门

3万 · 2020-4-6 16:35

二、硬件设计

硬件设计接口上：支持SPI或UART或脉冲+方向控制

原理图如下图所示：

3万 · 2020-4-6 16:37

主芯片部分：

3万 · 2020-4-6 16:38

补充说明：
SPI_MODE、SD_MODE:对应的J10、J11通过跳线帽选择高、低电平选择不同模式
VCC：使用芯片内部5V输出电源；
VCC_IO电源：使用外部5V电源；
如果都使用外部5V电源可选择外部的，可降低芯片的发热和功耗；

3万 · 2020-4-6 16:40

电源及接电机接口部分如下图：

补充说明：

母线电容CE1选择：一般是1A对应100uF左右（有条件的尽可能大）；

电源保护：有条件的最好加防反接、TVS保护、以及保险丝等；

电机接口：如果对EMC要求较高的，最好加些滤波和保护，参考电路如下图

3万 · 2020-4-6 16:42

SPI接口：

补充说明：

CSN：为SPI接口选择不同的MCU引脚（SPI+SD：为SPI模式有效）；

SPI接口：SPI+SD：为SPI模式有效；

CFG细分设置接口：SPI+SD：为脉冲+方向控制模式才有效；

3万 · 2020-4-6 16:44

MOS驱动电路：

3万 · 2020-4-6 16:45

PCB图参考如下（最好是4层板）：

3万 · 2020-4-6 16:49

补充说明：

芯片底部最好不要走其它线，保证地平面完整及散热；

电流取样电阻： 5160外部MOS，要差分采样（开尔文接法）；

差分采样走线参考：

3万 · 2020-4-6 16:51

3D显示效果：

3万 · 2020-4-6 16:54

三、软件说明
1、SPI接口速度模式
芯片引脚跳线连接：
SPI_MODE：接高电平（VCC_IO）
SD_MODE：接低电平（GND）
J7：短接
CSN:PB6
SCK:PA5
SDI：MOSI-PA7
SDO：MISO-PA6

3万 · 2020-4-6 16:54

初始化程序如下参考：
//TMC5160 SET
sendData(0xEC,0x000100C3); //PAGE43:CHOPCONF: TOFF=3, HSTRT=4, HEND=1, TBL=2, CHM=0 (spreadcycle)
sendData(0x90,0x00061F0A); //PAGE33:IHOLD_IRUN: IHOLD=10, IRUN=31 (max.current), IHOLDDELAY=6
sendData(0x91,0x0000000A); //PAGE33:TPOWERDOWN=10:电机静止到电流减小之间的延时
sendData(0x80,0x00000004); //PAGE27:EN_PWM_MODE=1，使能
sendData(0xF0,0x000C0000); //PAGE43:PWMCONF
sendData(0x93,0x000001F4); //PAGE33:TPWM_THRS=500,对应切换速度35000=ca.30RPM
sendData(0xA4,6000);      //PAGE35:A1=6000 第一阶段加速度
sendData(0xA5,150000);      //PAGE35:V1=150000加速度阀值速度V1
sendData(0xA6,3000);      //PAGE35:AMAX=3000大于V1的加速度
sendData(0xA7,600000);      //PAGE35:VMAX=600000
sendData(0xA8,4200); //PAGE35:DMAX=4200大于V1的减速度
sendData(0xAA,8400);      //PAGE35:D1=8400小于V1的减速度
sendData(0xAB,10);      //PAGE35:VSTOP=10停止速度，接近于0

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