步进电机驱动芯片的基本介绍
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步进电机是将电脉冲信号,转变为角位移或线位移的开环控制电机,又称为脉冲电机。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响。当步进驱动器接收到一个脉冲信号时,它就可以驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”。步进电机的旋转是以固定的角度一步一步运行的,可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的,同时可以通过控制脉冲频率,来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机多用于数字式计算机的外部设备,以及打印机、绘图机和磁盘等装置。
随着工业和家电领域、玩具马达及机器人市场的需求持续稳定成长,步进电机驱动器控制芯片得到越来越广泛的应用。步进电机驱动芯片是集成有CMOS 控制电路和DMOS 功率器件的芯片,利用它可以与主处理器、电机和增量型编码器构成一个完整的运动控制系统。可以用来驱动直流电机、步进电机和继电器等感性负载。步进电机是通过脉冲信号来进行控制,每输入一个脉冲信号,步进电机前进一步。步进电机旋转的步距角,是在电机结构的基础上等比例控制产生的,如果控制电路的细分控制不变,那么步进旋转的步距角在理论上是一个固定的角度。在实际工作中,电机旋转的步距角会有微小的差别,主要是由于电机结构上的固定有误差产生的,而且这种误差不会积累。
1、L6258EX意法半导体(ST)公司产,芯片相对较老,最大16细分。控制接口:并口。优点:驱动电流大。缺点:芯片较老,有停产可能;电路稍微复杂;程序控制稍微复杂。
2、A4988ALLEGRO公司产,此公司做步进电机驱动IC还是挺出名的,小封装居多,如QFN/LQFP;在小仪器、功率要求不大可以使用。A4988官方手册介绍驱动电流可以达到2A,但实际使用中,以24V供电,1A电流已经非常烫,如果达到2A电流,估计要很好的散热系统。A4988支持2、4、8、16细分。控制接口:step/direction优点:电路简单;控制简单;价格便宜。缺点:测试使用过程,总是莫名其妙烧芯片,未根本找到问题,后面产品没有再使用;驱动电流小,适合42以下的步进电机。
3、DRV8825德州仪器(TI)公司产,模拟器件霸主,电机系列(步进电机、有刷电机、无刷电机等)芯片很多,还是不错。DRV8825总体性能和A4988差不多,细分支持2、4、8、16、32细分。可能跟布线或者程序控制有关,噪声非常大,后面产品也没有使用。控制接口:step/direction优点:电路简单,程序控制简单。缺点:驱动电流小,噪声比较大(可能跟PCB布线有关)。
4、TMC246/TMC249TRINAMIC公司产,德国公司,专门做电机驱动芯片,德国佬的东西真心好。246是内置mos管,249外置mos管,两者控制程序完全兼容,只是电路差异比较大。要求高的地方可以考虑,价格比较贵,同类驱动芯片算是最高的,当然性能也基本是,至于好不好用,谁用谁知道!控制接口:SPI优点:电路简单;程序控制简单;效率高非常高,246内置mos管,发热量小;249外置mos管可驱动大电流电机;噪声低,运动平滑。缺点:价格贵;布线要求高,硬件工程师设计都是设计4层板;
5、TMC260/TMC2660/TMC262TRINAMIC公司产,该公司的新出的系列型号,各方面性能都有提高,如驱动电流更大,细分更高,最大支持256细分(不过这么高细分普通场合使用意义不大)等。如果用TMC系列建议用TMC2660.价格相对便宜;需要大功率的用TMC262.此款外置mos管,控制程序完全兼容。控制接口:step/direction及spi,可以只用spi,相关配置参数只能用spi。鄙人的使用方法是控制电机用step/direction,参数配置用spi总线。优点:驱动电流大,运动平滑(但感觉没有TMC246和249好,可能布线问题?),价格居然比246和249要便宜些。缺点:价格贵,布线稍微麻烦。
6、L6470意法半导体ST新产品。从手册看,比较强大,大电流(峰值电流7A)、内置速度曲线、硬件原点位等,感兴趣的可以去测试。
步进电机工作时的位置和速度信号不反馈给控制系统,如果电机工作时的位置和速度信号反馈给控制系统,那么它就属于伺服电机。相对于伺服电机,步进电机的控制相对简单,但不适用于精度要求较高的场合。步进电机的优点和缺点都非常的突出,优点集中于控制简单、精度高,缺点是噪声、震动和效率,它没有累积误差,结构简单,使用维修方便,制造成本低。步进电机带动负载惯量的能力大,适用于中小型机床和速度精度要求不高的地方,缺点是效率较低、发热大,有时会“失步”。