一款功能强大的步进电机控制驱动芯片TMC5240

TMC5240是一款智能高性能步进电机控制器和集成”八点”加减速规划的运动控制芯片， 具有串行通信接口(SPI, UART)和广泛的诊断能力. 结合了一个灵活的, 优化的抑制抖动斜坡发生器用于自动定位， 采用行业最先进的步进电机驱动技术，该驱动基于256微步细分内置分度器和完全集成的 36V、2.1A（IRMS）、峰值3.0A、H桥（每个H桥的最大输出电流为IMAX=5.0AMAX，超过5A会保护）以及非耗散集成电流传感器 (ICS)。精密的stealthChop2™斩波器确保绝对无噪音运行，同时具有最高效率和最佳电机转矩，静音模式到高速度模式的切换，无抖动。TMC5240 具有丰富的诊断和保护功能，例如短路保护/OCP、热关断、欠压锁定。在热关断和欠压锁定事件期间，驱动器被禁用。此外，TMC5240 还提供测量驱动器温度、监测电机温度以及测量一个外部模拟输入的功能。

2023年初新推出的全新升级的智能步进电机驱动芯片TMC5240在原有产品的基础上加入更新的算法，TMC5240采用更新的数字算法，先进出色的功耗管理能力，以及多种保护功能。满足各种两相步进电机的应用需求。
一、和上一代TMC5130 TMC2209 TMC2225 TMC2208 TMC2226相比，有以下9部分的功能提升
1. 8点电机加减速曲线使运动更加平稳
TMC5240在上一代TMC5130TMC5160的Six-Point加减速曲线基础上提升至Eight-Point加减速曲线是运动过程更加平滑，增加新的对短距离的处理。

在运动过程中可以随时修改运动参数TMC5240会立即响应，如下图所示

2.解决电机驱动芯片热量大问题
功率提升，发热量降低
新一代TMC5240 供电电压范围4.5-41V 内置MOS 3A MAX,2.1A RMS;低 Rdson (HS+LS)：典型值为 230 mΩ (TA=25C)
3.解决步进电机低速抖动噪音
静音斩波Stealthchop切换到高速高动态斩波Spreadcycle切换点没有跳动。通过将0x74寄存器sg_angle_offset=1启动该功能
4.解决电机驱动芯片过压烧坏芯片问题
新增加OV过压保护引脚，如果外部母线出现过压，该引脚开启消耗掉过高的电压，保护芯片不被损坏。可以在0x52寄存OTW_OV_VTH中配置需要开启的最高电压阀值。
5.解决电机驱动芯片高温损坏芯片问题
TMC5240 2240新增了实时监控内部晶圆温度功能，可以避免由于高温烧坏芯片。可以通过0x51寄存器时刻获取芯片内部温度
6.解决热量大烧坏步进电机问题
TMC5240 TMC2240新增评估电机线圈温度功能，通过读取0x71 PWM_SCALE可以评估电机线圈温度，避免电机因为发热损坏电机。
7.解决步进驱动电流波动大问题
TMC5240 TMC2240可以通过配置0x0A寄存器配置最大输出电流范围提高电流控制精度，电流精度可以控制在5%以内，而市面上普通驱动器电流精度>10%
8.解决电机控制PCB空间太大，干扰大问题
集成了电流检测电阻，节省了外部空间，避免由于外部扰动 如走线感抗影响电流控制。
9.解决步进电机失步问题
在驱动芯片TMC5240中加入支持外部编码器输入接口，节省上位MCU的硬件资源
以上9点是新一代TMC5240 TMC2210 TMC2240升级部分。

新一代TRINAMIC驱动芯片TMC5240的功能及特点：
EightPoint™、StealthChop2™（静音斩波模式）
SpreadCycle™（高精度斩波算法）
DcStep™（负载相关的速度控制）
StallGuard2™（无传感器失速检测和机械负载测量）

StallGuard4™、CoolStep™（电流节能控制）
TMC5240驱动芯片在应用领域的作用
一．实验室自动化、体外诊断设备
①．高精度，低功耗，静音
②．成本低
二．3D打印
①．可明显降低噪音
②．减少抖动，提升打印质量
③．提升打印速度
④．无传感器归位
⑤．过流保护
三．纺织机/缝纫机
①．无传感器负载检测
②．降低噪音及抖动
③．提高效率

审核编辑黄宇