前言
TMC2208 是一款先进的 1 轴步进驱动器,支持 stealthChop ™和 256 微步。本应用说明介绍了如何设置 TMC2208 以替代 A4988(传统模式)。
引脚比较
与其他电机驱动器相比,TMC2208 具有附加功能:256 微步。
自动电流降低功能可降低功耗和冷却要求。默认情况下,通过将 PDN UART 输入拉至 GND 来启用静止电流降低。
UART 单线接口允许使用任何微控制器 UART 控制 TMC2208。这样就可以对 TMC2208 进行编程并添加其他功能,例如完整的 256 微步控制(不仅仅是插值)。UART 在传统模式下不可用。
活动的 DIAG 输出表明驱动器无法正常工作。
INDEX 输出信号指示微步计数器的零位,每电气旋转一次/四个全步进发生一次。与机械归位开关结合使用,可实现更精确的归位。
TMC2208 能够以每全步 256 微步控制电机。在传统模式下,TMC2208 会将接收到的步进信号插入到 256 微步。
为了在传统模式下优化性能,建议考虑如下比较所示的提示:
表 1. I/O 引脚比较。
引脚编号 | A4988 | TMC2208 | 在传统模式下使用 TMC 系列的提示 |
---|---|---|---|
1 | 输出2B | OB2 | - |
2 | 使能够 新奥 - | ||
3 | 地线 地线 - | ||
4 | CP1 CP0 - | ||
5 | CP2 消费者物价指数 使用 22nF(而非 100nF)连接至 CPO | ||
6 | 虚拟控制协议 虚拟控制协议 - | ||
7 | - - - | ||
8 | 电压调节器 5V输出 - | ||
9 | MS1 MS1 (一个) | ||
10 | MS2 MS2 (一个) | ||
11 | MS3 诊断 诊断输出。驱动器错误时为高电平。通过 ENN = 高电平复位。(b) | ||
12 | 重置 索引X 可配置索引输出。提供索引脉冲。(c) | ||
13 | 区域协调中心 时钟 CLK 输入。使用短线连接至 GND 以获取内部时钟或提供外部时钟。 | ||
14 | 睡觉 PDN 串口 断电不控制输入(低=自动停止电流降低)。可选 UART 输入/输出。断电功能可在 UART 模式下禁用。 | ||
15 | 电压源 电源输入 - | ||
16 | 步 步 - | ||
17 | 参考 参考电压 (四) | ||
18 | 地线 地线 - | ||
19 | 目录 目录 - | ||
20 | - - - | ||
21 | 输出1B OA2 - | ||
22 | 电压抑制器 对比 - | ||
23 | 感知1 胸罩 - | ||
24 | 输出1A OA1 - | ||
25 | - - - | ||
26 | 输出2A OB1 - | ||
27 | SENSE2 布里斯托尔 - | ||
28 | 电压降2 对比 - |
I/O 配置:使用 2、4、16 微步不需要任何更改。请参阅下表 2。不同的微步配置以粗体标记:
表 2. 带有 I/O 的微步配置。
TMC2208/A4988 MS1 | TMC2208/A4988 MS2 | A4988 MS3 | A4988微步 | TMC2208微步 |
---|---|---|---|---|
低的 | 低的 | 低的 | 1 | 8 |
高的 | 低的 | 低的 | 2 | 2 |
低的 | 高的 | 低的 | 4 | 4 |
高的 | 高的 | 高的 | 16 | 16 |
使用默认设置,TMC2208 将把 I/O 配置引脚设置的微步插值到 256 个微步。
TMC2208 不使用第三个配置引脚进行外部微步配置,而是使用这个引脚提供可选诊断功能。这是一个输出引脚,应在 MCU 中设置为输入,如果未使用则保持打开状态。
INDEX 引脚是输出引脚,在 MCU 中应设置为输入,如果不使用则保持开路。
用于电流缩放的模拟参考电压或用于使用内部检测电阻的参考电流(可选模式)。0V 和 2.5V 之间的电压可线性缩放 0 和检测电阻设置定义的电流缩放之间的电流。将检测电阻调整为电机电流 IRMS:
应用示例
图 1a.Stepstick 示意图。
图 1b.Stepstick 示意图。
作为应用示例,顶部描绘了 StepStick 的示意图(子图 1a)。插入 TMC2208 并以传统模式使用(子图 1b)。建议更改的部分标记为蓝色。如表 1 所述,引脚 PDN/UART、INDEX、DIAG、MS2、MS1 具有附加或略微更改的功能。
应根据应用的电机电流选择检测电阻。表 3 显示了公式 1 中 VREF = 2.5A 时检测电阻与电流之间的关系。对于应用示例,RSENSE 设置为 0.18Ω,允许控制高达 1.2A 的电机电流。
表 3. R SENSE的选择及其产生的最大电机电流。
电阻感测 | RMS 电流[A],VREF = 2.5V 或开路 | 适合电机类型(示例) |
---|---|---|
1.00 | 0.22 | 300mA 电机 |
0.82 | 0.27 | |
0.75 | 0.29 | |
0.68 | 0.32 | 400mA 电机 |
0.5 | 0.43 | 500mA 电机 |
0.47 | 0.46 | |
0.39 | 0.55 | 600mA 电机 |
0.33 | 0.64 | 700mA 电机 |
0.27 | 0.77 | 800mA 电机 |
0.22 | 0.92 | 1 A电机 |
0.18 | 1.09 | 1.2A电机 |
0.15 | 1.28 | 1.5A 电机 |
0.12 | 1.53* | |
0.10 | 1.77* |
- 值超过了上限电流额定值,需要缩小,例如通过降低 VREF。