【導讀】德國供應商TRINAMIC最近推出目前市場上唯一能驅動4A電流的步進電機單芯片解決方案，該步進電機方案工作能耗只有2.8瓦，與之前最具競爭力的解決方案相比減少了85%。4A電流的步進電機芯片的低能耗消除了對散熱器的需求，減少了元件的數量并降低BOM成本。
步進電機是一個符合成本效益的解決方案，適用于那些需要低速大轉矩和精確控制電機旋轉軸的應用，它廣泛用于打印機、掃描儀、機器人技術、醫療及科學儀器等領域。據德國全球領先的電機及運動控制開發商TRINAMIC估計，每年約有10億臺步進電機被運往世界各地。
隨著全球步進電機市場的需求越來越大，中國市場亦進入一個快速發展的階段。TRINAMIC授權代理商世健公司的高級產品經理葉虹表示：“TRINAMIC及時把握市場動向，推出一款全新的能驅動4A步進電機的單芯片TMC2660，在支持更高電流等級的同時實現了最低的能耗，為不同需求的客戶提供了更多樣的選擇。”
葉虹強調說：“Trinamic的TMC2660是市場上唯一可以用來驅動較大電流步進馬達的單芯片解決方案。”
圖1：世健公司的高級產品經理葉虹
TMC2660采用多芯片模組封裝技術，將預驅動器和功率MOSFET管封裝在一個芯片內，實現了最低功耗，目前可用于驅動4安培的步進電機。預驅動部分可以實時計算電機線圈電流，功率MOSFET將電流放大驅動電機。
TMC2660的Rds只有65毫歐，在4安培電流的情況下工作耗能只有2.8瓦，與之前最具競爭力的解決方案相比減少了85%。新芯片的低能耗消除了對散熱器的需求，實現了高集成的面板設計、減少了元件的數量并降低成本。
Trinamic的前一代步進電機驅動芯片有兩個型號TMC260和TMC262。TMC260也是一款集成芯片，內含預驅動器和功率器件，不過最大電流只能到2安培。最新的TMC2660提高到4安培，要克服電流對芯片發熱和功耗的問題，對芯片內部制造工藝提出了更高要求。Trinamic在封裝不變和原有性能的基礎上，提高了內部工藝技術，使得TMC2660在不需要散熱器的情況下，驅動電流可達4安培。
TMC262是一款支持8安培的大電流步進電機預驅動器，不過要外接功率管。TMC2660與此相比，在BOM和占板面積上有了改進。以TMCM-1110為例，TMC262與4個功率芯片的PCB尺寸是25mm×50mm，而TMC2660 TQFP44封裝僅為12mm×12mm。
圖2：Trinamic基于前一代TMC262的8A步進電機驅動板
圖3：Trinamic新一代TMC2660單芯片4A步進電機驅動解決方案
葉虹指出，在電機控制驅動領域，Trinamic擁有以下三個專利技術的優勢，這是其他競爭者不具備的。
第一個專利技術是基于負載的電流控制(load dependent current control-CoolStep)，它使得TMC2660可以精確、巧妙、隨機動態地控制管理驅動芯片輸入到電機的電流，即TMC2660可以根據電機的不同負載需求輕松自如地增加或減少其輸出電流，此功能在大大降低步進電機丟步概率的同時，可以減少功率消耗。該系列芯片也被稱為綠色芯片，很好解決了由于功率過剩而產生的熱量，從而可以較少電機和驅動器的發熱量。
第二個專利技術是無需傳感器的負載測量(Sensorless load measurement (10bit) – stallGuard2)，該技術可以在步進電機不需要外部編碼器和位置傳感器的情況下實現對電機位置的反饋。
第三個專利技術是SpreadCycle hysteresis PWM chopper scheme，該技術可以使步進電機達到更高的轉速，TMC2660可以驅動標準的42mm步進電機達到5000RPMa。TMC2660更可進一步提高電機的動態性能，自身具有256細分，可以使電機運行更加平穩。
TRINAMIC的創始人兼CEO Michael Randt表示：“我們的兩款熱門步進電機驅動器TMC260和TMC261已經被多國的制造商們廣泛采用，客戶希望我們能夠擴充產品線，以支持更高的電流等級，所以我們推出了這款TMC2660。”
圖4：TRINAMIC的創始人兼CEO Michael Randt
由于峰值輸出電流達4安培，TMC2660可以驅動如NEMA23這樣大尺寸的電機。TMC2660與目前熱門的TMC260/261引腳軟件兼容。TMC260/261一般用于支持NEMA17電機的運作。
TMC2660將于2013年8月提供樣片，2013年第四季度開始量產， 44-腳PQFP封裝。TRINAMIC提供完整的TMC2660設計包，包含評估板和Arduino子卡（shield），用于加速客戶的產品開發和樣機研究。
TRINAMIC位于德國漢堡，是全球領先的電機和運動控制技術提供商。憑借著內部開發的IP技術，TRINAMIC的運動控制產品一直強調高效、高質和使用簡易。TRINAMIC為全球的優秀制造商提供IC、模塊和集成機電設備，產品滲入到生物技術、實驗室自動化、物料搬運、CCTV和工廠自動化等各個領域。
圖5：TMC2660的步進控制系統框圖
圖6：TMC2660一片可驅動4A步進電機
