步进电机驱动芯片有哪些_六款步进电机驱动芯片

1/24/2021 9:45:20 AM

步进电机基本原理

　　工作原理：

　　通常电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

　　发热原理：

　　通常见到的各类电机，内部都是有铁芯和绕组线圈的。绕组有电阻，通电会产生损耗，损耗大小与电阻和电流的平方成正比，这就是我们常说的铜损，如果电流不是标准的直流或正弦波，还会产生谐波损耗；铁心有磁滞涡流效应，在交变磁场中也会产生损耗，其大小与材料，电流，频率，电压有关，这叫铁损。铜损和铁损都会以发热的形式表现出来，从而影响电机的效率。步进电机一般追求定位精度和力矩输出，效率比较低，电流一般比较大，且谐波成分高，电流交变的频率也随转速而变化，因而步进电机普遍存在发热情况，且情况比一般交流电机严重。

　　步进电机用途

　　步进电机是一种控制用的特种电机，作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，随着微电子和计算机技术的发展（步进电机驱动器性能提高），步进电机的需求量与日俱增。步进电机在运行中精度没有积累误差的特点，使其广泛应用于各种自动化控制系统，特别是开环控制系统。

步进电机分类

　　1、步进电机结按构分类

　　步进电机也叫脉冲电机，包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）等。

　　（1）反应式步进电机：

　　也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进电机。其定子和转子均由软磁材料制成，定子上均匀分布的大磁极上装有多相励磁绕组，定、转子周边均匀分布小齿和 槽，通电后利用磁导的变化产生转矩。一般为三、四、五、六相；可实现大转矩输出（消耗功率较大，电流最高可达20A，驱动电压较高）；步距角小（最小可做 到六分之一度）；断电时无定位转矩；电机内阻尼较小，单步运行（指脉冲频率很低时）震荡时间较长；启动和运行频率较高。

　　（2）永磁式步进电机：

　　通常电机转子由永磁材料制成，软磁材料制成的定子上有多相励磁绕组，定、转子周边没有小齿和槽，通电后利用永磁体与定子电流磁场相互作用产生转 矩。一般为两相或四相；输出转矩小（消耗功率较小，电流一般小于2A，驱动电压12V）；步距角大（例如7.5度、15度、22.5度等）；断电时具有一 定的保持转矩；启动和运行频率较低。

　　（3）混合式步进电机：

　　也叫永磁反应式、永磁感应式步进电机，混合了永磁式和反应式的优点。其定子和四相反应式步进电机没有区别（但同一相的两个磁极相对，且两个磁极 上绕组产生的N、S极性必须相同），转子结构较为复杂（转子内部为圆柱形永磁铁，两端外套软磁材料，周边有小齿和槽）。一般为两相或四相；须供给正负脉冲 信号；输出转矩较永磁式大（消耗功率相对较小）；步距角较永磁式小（一般为1.8度）；断电时无定位转矩；启动和运行频率较高；是目前发展较快的一种步进 电机。

　　2、步进电机按工作方式分

　　（1）功率式：输出转矩较大，能直接带动较大负载（一般使用反应式、混合式步进电机）。

　　（2）伺服式：输出转矩较小，只能带动较小负载（一般使用永磁式、混合式步进电机）。

六款步进电机驱动芯片

　　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.A4988

　　ALLEGRO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/TMC249

　　TRINAMIC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/TMC262

　　TRINAMIC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）产，ST新产品。本人没有用过，同事有在测试用，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。

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