64细分步进电机驱动器TMC2209

封装和丝印

典型电路1

典型电路2

应用

兼容设计升级
3D 打印机
打印机、POS
办公和家庭自动化
纺织、缝纫机
闭路电视， 安保
ATM， 现金回收机
暖 通 空调
电池供电设备

特点和优势

2 相步进电机，线圈电流（峰值）高达 2.8A，2A RMS
STEP/DIR 接口，带 8、16、32 或 64 微步引脚设置
通过 MicroPlyer™ 插值实现 256 个微步的平稳运行
StealthChop2™ 静音电机运行
SpreadCycle™ 高动态电机控制斩波器
StealthChop 的 StallGuard4™ 负载和失速检测
CoolStep™ 电流控制，节能高达 75%
低导通电阻，低发热LS 170mΩ & HS 170mΩ（典型值在25°C时）
电压范围 4.75-29V 直流
低功耗待机，符合待机能源法规
内部感应电阻器选项（无需感应电阻器）
被动制动、续流和自动断电
单线 UART 和 OTP 用于高级配置选项
用于独立运动的集成脉冲发生器
全面保护和诊断
紧凑的 QFN 封装，具有大热棒

描述

TMC2209 是一款用于两相步进电机的超静音电机驱动器 IC。TMC2209固定类似于许多旧版驱动程序以及 TMC2208。
TRINAMIC 先进的 StealthChop2 斩波器可确保无噪音运行、最高效率和最佳电机扭矩。其快速电流调节和与 SpreadCycle 的可选组合允许在添加时进行高动态运动。
StallGuard 用于无传感器归位。集成功率 MOSFET 可处理高达 2A RMS 的电机电流，具有保护和诊断功能，可实现稳健可靠的运行。简单易用的 UART 界面开启了调谐和控制选项。将应用程序优化存储到 OTP 内存。
业界最先进的 STEP/DIR 步进电机驱动器系列将设计升级为无噪音和最精确的运行，从而提供经济高效且极具竞争力的解决方案。

用于两相双极步进电机的步进/导向驱动器，峰值电流高达 2.8A – StealthChop™ 实现静音
移动 – UART 接口选项 – 无传感器失速检测 StallGuard4。

TMC22xx 系列具有功率密度、集成功率 MOSFET、平稳安静的运行以及令人满意的简单性。该TMC2209涵盖了从电池系统到嵌入式应用的广泛应用，每个线圈的电机电流高达 2A。TRINAMIC 独特的斩波器模式 SpreadCycle 和 StealthChop2 优化了驱动器性能。StealthChop 在低速时将电机噪音降低到静音点。待机电流降低可降低功耗和冷却成本。广泛的支持可实现快速设计周期和具有竞争力的产品的快速上市时间。

传统步进驱动器的独立替代品

订购代码
订货号 描述 尺寸 mm2
TMC2209-洛杉矶 |步进电机驱动器/控制器， 4.75-28V， 2.0A， 步进/方向， QFN28， 托盘 5 x 5
TMC2209-LA-T | 步进电机驱动器/控制器， 4.75-28V， 2.0A， 步进/方向， QFN28， 卷带 5 x 5
TMC2209-EVAL-KIT | 适用于 TMC2209 126 x 85 的完整评估套件
TMC2209-EVAL | TMC2209 评估板（不包括 Landungsbrücke 和 Eselsbrücke）85 x 55
TMC2209 |TMC2209 25 x 25 的分线板
TMC2209 SilentStepStick |TMC2209 20 x 15 的 Step Direction 驱动板

在此示例中，配置通过 pins 硬连接。基于软件的运动控制生成 STEP 和 DIR（方向）信号，INDEX 和 ERROR 信号报告状态信息。

CPU 通过步进和方向信号操作驱动器。它通过 UART 接口访问诊断信息并配置 TMC2209。CPU 管理运动控制，TMC2209驱动电机并平滑和优化驱动器性能。

TMC2209-EVAL 是 TRINAMIC 通用评估板系统的一部分，该系统提供了方便的硬件操作以及用于评估的用户友好型软件工具。TMC2209 评估板系统由三部分组成：
STARTRAMPE（基板）、ESELSBRÜCKE（具有多个测试点和独立设置的连接器板）和 TMC2209-EVAL。

工作原理

TMC22xx 系列步进驱动器旨在作为现有低成本步进驱动器应用的直接升级。他们的静音驱动技术 StealthChop 为家庭和办公室应用提供了运动控制。高效的功率级可从微型封装实现大电流。

TMC2209 在其微型封装上只需要几个控制引脚。它允许选择最重要的设置：所需的微步分辨率。可选择 8、16、32 或 64 个微步，或从全步到 1/256 步，使驾驶员适应运动控制器的功能。

即使在低微步进速率下，TMC2209 也提供了优于同类产品的多项独特增强功能：TRINAMIC 先进的 StealthChop2 斩波器加上微步增强的 MicroPlyer 确保无噪音运行、最高效率和最佳电机扭矩。其快速电流调节和与 SpreadCycle 的可选组合可实现高动态运动。保护和诊断功能支持稳健可靠的运行。简单易用的 8 位 UART 接口提供了更多的调谐和控制选项。特定于应用的调整可以存储到片上 OTP 存储器中。

行业最先进的步进和方向步进电机驱动器系列将设计升级为无噪音和最精确的操作，以实现成本效益高且极具竞争力的解决方案。

1.1 关键概念

该TMC2209实现了 TRINAMIC 产品独有的高级功能。这些特性有助于在许多步进电机应用中实现更高的精度、更高的能效、更高的可靠性、更平稳的运动和更凉爽的运行。

StealthChop2™ 无噪声、高精度斩波器算法，用于电机的无声运动和无声静止。允许比 StealthChop™ 更快的电机加速和减速，并将 StealthChop 扩展到低静止电机电流。
SpreadCycle™ 高精度的逐周期电流控制，实现最高动态运动。
MicroPlyer™ Microstep 插值器，用于从全步开始，以较低的分辨率步进输入获得完整的 256 微步平滑度
StallGuard4™ 无传感器归位安全装置可在电机过载时结束开关和警告CoolStep™ 使用 StallGuard 测量来调整电机电流，以实现最佳效率和最低的电机和驱动器发热

1.2 控制接口

该TMC2209支持用于基本模式选择的离散控制线和基于 UART 的单线接口，具有 CRC 检查功能。当发送正确的 UART 数据时，UART 接口会自动启用。使用 UART 时，控制位可能会禁用引脚选择。

1.2.1 UART接口

单线接口允许单向操作（仅用于参数设置）或双向操作，以实现完全控制和诊断。它可以由任何标准微控制器 UART 驱动，甚至可以由软件中的位敲打驱动。可以使用从 9600 Baud 到 500k Baud 甚至更高的波特率（使用外部时钟时）。无需配置波特率，因为 TMC2209 会自动适应主控的波特率。框架格式与智能TRINAMIC控制器和驱动器IC TMC5130、TMC5160和TMC5072相同。CRC 校验和允许更远距离的数据传输。对于固定的初始化序列，将包括 CRC 在内的数据存储到 μC 中，这样只需几 100 字节的代码即可完成完全初始化。如果不需要，可以在读取访问期间忽略 CRC。这使得 CRC 使用成为一个可选功能！该 IC 支持 4 个地址设置，可在单条总线上访问多达 4 个 IC。通过将所有接口引脚连接在一起，可以并行编程更多驱动程序，以防不需要读取访问。模拟多路复用器（如 74HC4066）可提供可选寻址。

从软件的角度来看，TMC2209 是一个具有许多控制和状态寄存器的外设。它们中的大多数可以只写入或只读。一些 registers 允许 read 和 write 访问。如果只写寄存器需要 read-modify-write 访问，请在主软件中实现影子寄存器。