Trinamic TQFP100

Конечно, вот подробное описание, технические характеристики, парт-номера и совместимые модели для микросхем Trinamic в корпусе TQFP100.

Общее описание

Корпус TQFP100 (Thin Quad Flat Pack, 100 выводов) — это популярный формат для сложных интегральных схем управления движением от компании Trinamic Motion Control GmbH (ныне часть Analog Devices). В этом корпусе выпускаются преимущественно высокоинтегрированные драйверы шаговых двигателей с продвинутыми функциями управления.

Эти микросхемы представляют собой "системы на кристалле", которые сочетают в себе:

• Мостовой драйвер для управления фазными токами шагового двигателя.
• Цифровой контроллер с ядром (часто на базе Arm Cortex-M) для выполнения сложных алгоритмов.
• Продвинутые технологии микрошагания (например, StealthChop2, SpreadCycle) для обеспечения бесшумной работы и точного позиционирования.
• Встроенные датчики и обратную связь (энкодер, датчик температуры, обнаружение срыва шага через back-EMF).
• Высокоуровневые интерфейсы (UART, SPI, CAN, STEP/DIR) для легкой интеграции в систему.

Основное назначение: Создание высокопроизводительных, компактных и интеллектуальных систем позиционирования для 3D-принтеров, ЧПУ станков, робототехники, медицинского и лабораторного оборудования, автоматизации.

Ключевые технические характеристики (типичные для линейки)

Характеристики могут варьироваться между моделями, но общий набор функций остается схожим:

1. Управление двигателем:

   • Тип: 2-фазный биполярный шаговый двигатель.
   • Микрошаг: До 256 микрошагов на полный шаг (интерполируется до 256).
   • Алгоритмы: StealthChop (бесшумная работа на низких скоростях), SpreadCycle (высокий динамический момент и скорость), CoolStep (энергосбережение).
   • Обратная связь: StallGuard4 (обнаружение срыва шага без датчика), CoolStep (автоматическая регулировка тока на основе нагрузки).

2. Электрические параметры:

   • Напряжение питания двигателя (VM): Обычно до 45V (некоторые модели до 29V).
   • Напряжение логики (VDD): 3.3V или 5V.
   • Фазный ток (RMS): До 5A в зависимости от модели и условий охлаждения.
   • Сопротивление открытого канала (RDSon): Очень низкое (десятки миллиОм), что минимизирует нагрев.

3. Интерфейсы и управление:

   • STEP/DIR: Стандартный цифровой интерфейс для простого управления.
   • UART/RS485: Для конфигурации и высокоуровневого управления.
   • SPI: Высокоскоростной интерфейс для конфигурации и диагностики.
   • CAN: Для построения распределенных сетей (особенно в промышленных моделях).
   • Энкодер: Вход для инкрементального энкодера (для замкнутого контура управления).

4. Защита и диагностика:

   • Защита от перегрева, короткого замыкания, обрыва фазы, превышения напряжения.
   • Датчик температуры на кристалле.
   • Флаги неисправностей.

5. Корпус: TQFP-100 (размер обычно 14x14 мм, шаг выводов 0.5 мм).

Парт-номера (PN) основных моделей в корпусе TQFP100

Вот наиболее известные и распространенные серии:

1. Линейка TMC51xx (самая популярная для 3D-принтеров и хобби)

• TMC5160 - "Флагман": Высокий ток (до 5A), высокое напряжение (до 45V), встроенный контроллер движения (Motion Controller), поддержка SPI и STEP/DIR. Идеально для высокопроизводительных 3D-принтеров.
• TMC5130 - Предшественник 5160: Напряжение до 36V, ток до 4A, аналогичный набор функций, но более низкие пределы.

2. Линейка TMC50xx (промышленная, с CAN)

• TMC5072 - Двойной драйвер: Управляет двумя шаговыми двигателями независимо, встроенный контроллер движения, интерфейсы SPI и CAN. Для сложных многокоординатных систем.
• TMC5062 - Предшественник 5072: Двойной драйвер с аналогичными функциями.

3. Линейка TMC21xx (компактные и экономичные)

• TMC2130 - Классика: Один из первых драйверов со StealthChop и StallGuard. До 36V, 2A (пиковый). Часто используется в модификациях 3D-принтеров.
• TMC2100 - Более простая версия: Только режим StealthChop, управление по STEP/DIR. Для бесшумных приложений с базовыми требованиями.

4. Линейка TMC46xx (промышленные, с Ethernet)

• TMC4671 - Специализированный контроллер: Чистый контроллер FOC (Field Oriented Control) для BLDC/сервоприводов с интерфейсами SPI, ABN-энкодер, Hall. Работает в паре с силовыми мостами (например, с TMC6100). TQFP-100.
• TMC4670 - Предшественник 4671.

Совместимые модели и аналоги

Важно: Полной аппаратной и программной совместимости по выводам (pin-to-pin) между разными парт-номерами часто нет. Однако они совместимы на уровне:

• Функциональности (используют одни и те же принципы управления).
• Протоколов связи (SPI, UART команды часто схожи в рамках одной линейки, например, TMC21xx и TMC51xx имеют много общего в регистрах).

Условно-совместимые / Аналоги в других корпусах:

• TMC2209 (QFN28/UFQFPN28): Прямой функциональный аналог TMC2130/TMC5160 в плане бесшумности и базового управления, но в меньшем корпусе и с другим набором интерфейсов (в основном UART). Не является pin-to-pin заменой для TQFP100.
• TMC2660 (POWERSO-36): Более старый промышленный драйвер с высоким током, но без встроенного микроконтроллера.
• DRV8889 (HTSSOP-38 от TI): Аналог с базовым микрошагом и регулировкой тока, но без продвинутых интеллектуальных функций Trinamic.
• LV8729 (SSOP-44): Еще один драйвер с микрошагом от Toshiba, более простой и дешевый, но без StallGuard, StealthChop и т.д.

Совместимость внутри семейств (для замены в проекте):

• TMC5160 можно рассматривать как более мощную и функциональную замену TMC5130 (требует проверки разводки платы).
• TMC5072 часто является эволюцией TMC5062.
• TMC2130, TMC2160, TMC5130, TMC5160 имеют схожую структуру регистров SPI, что упрощает миграцию ПО.

Вывод

Микросхемы Trinamic в корпусе TQFP100 — это высокоинтегрированные интеллектуальные драйверы, задающие отраслевой стандарт для точного и бесшумного управления шаговыми двигателями. Выбор конкретной модели (TMC5160 для максимальной производительности, TMC5072 для многодвигательных систем с CAN, TMC2130 для бюджетных решений с интеллектом) зависит от требований к току, напряжению, интерфейсам и необходимости встроенного контроллера движения.

Перед заменой одной модели на другую обязательно изучайте даташит и сравнивайте распиновку (pinout), так как даже внутри одного корпуса расположение функций по выводам может отличаться.