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TMC2209应用在3D打印机上面的爆款电机驱动芯片
文章来源:永阜康科技 更新时间:2020/8/7 9:42:00

TMC2209是一款来自德国Trinamic公司的步进电机驱动芯片,那些对3D打印机内部感兴趣的人会在不久的将来听到更多关于它的信息,因为这款芯片将给你带来全新的体验。

Trinamic已经成为一个优质的驱动芯片供应商,它可以降低3D打印机的噪音(这可能是非常打扰人的,特别是在夜间打印时) , 噪音主要来自风扇,步进电机和移动机械部件。Trinamic相关技术专利名为StealthChop,它可以使步进电机的转动更为平滑,从而实现近乎无声的操作。 切割电机引起的振动具有向打印机机箱注入更少振动的连锁效应,进一步降低了噪音 – 除了风扇噪音之外,打印机从电机噪音主导到安静。

Trinamic步进驱动器的型号为TMC2208和TMC2130。

2130具有一个优势:它具有电流感应反馈(StallGuard),允许从打印机中移除电子机械终点开关,因为它可以检测到电机何时将驱动机构移动到硬机械端 – 停止 – 这是传说中的Prusa i3 Mk3打印机所做的。

然而,之前使用的Trinamic驱动芯片却有一点发热

3D打印机步进驱动器的Allegro A4988,虽然并没有静音功能,但它只需要一个小的散热器来保持自己低于其热限制。

其8个(2x全桥,每个电机相一个)集成DMOS晶体管具有320mΩ导通电阻(1.5A 25°C电源= 35V)。

我不知道12V或24V的导通电阻是多少,因为驱动器芯片原厂(包括Allegro和Trinamic)似乎没有在一系列电压范围内发布Rdson数据。 这就是说,A4988驱动器在12V打印机中散热良好(除了噪音很大)

灵活而安静的TMC2130具有400(最小)和500mΩ(最大)(100mA 25°C电源= 24V)mosfet,运行需要更大的散热器以保持其工作。

TMC2208是后代产品,具有280mΩ(100mA 25°C电源= 24V)mosfets,虽然有些人说他们仍然比A4988更热,但3D打印世界有很多传闻,我还没有尝试过 它们可能是相似的,或者StealthChop可能要求mosfet部分以线性模式工作,或者当人们在12V使用时,晶体管不能达到280mΩ。

无论如何,刚刚推出的TMC2209具有170mΩ(200mA 25°C电源= 24V)mosfet – 会在一定程度上降低功耗

重要的是,TMC2209还能够在没有终止开关的情况下工作。

因此,使用TMC2209,您将获得:

TMC2208或TMC2130的安静

与TMC2208或A4988相同或更少的热量浪费

没有端接开关的操作,如TMC2130

UART串行配置取消了pcb跳线 – 如TMC2208(UART)和TMC2130(I2C)

因此,对于除低成本打印机之外的其他公司,TMC2209提供静音电机和无终端开关 – 打开带有已安装驱动器且没有散热器或跳线的打印机电路板门。 或更冷的运行步骤棒改造。

然而,来自TMC5161

与2209一起出现的还有来自Trinamic的另一对步进驱动器,它还集成了一个运动控制器。

甚至暂时忽略该运动控制器:

TMC5161集成了45mΩ(1A 25°C 24V)mosfet,几乎可以肯定在小型打印机上没有散热片的情况下运行

需要8个外部mosfet的TMC5160 – 具有极低的电阻率 – 这款芯片已经可以使用这款芯片,人们可以在没有散热器的情况下运行。

如果5161被广泛采用,并且使用适当的大型mosfet来切换打印机加热床,那么3d打印机主板上的主要热源就会消失,而讨厌的板式散热风扇可能会进入 – 特别是 如果从12V到24V的操作继续,那么平均电路板电流减半。

这里有一件事是5161采用大容量封装(10x10mm aQFN)并且可能会变得昂贵,所以5160被一堆廉价的mosfet包围(可以很容易地达到20mΩ)可能是一个偶数 对于无风扇的3D打印机主板更好的选择。

Trinamic合作伙伴Watterott已经开始提供TMC2209和TMC5160 SilentStepSticks。

对于哪个说:

TMC2209:放置在PCB顶部的小型散热器适用于高达1Arms的电流。 对于更高的电流,使用几乎填充顶部PCB侧的散热器和冷却风扇。

TMC5160:对于高达2Arms的电流,良好的空气循环就足够了,对于更高的电流,需要冷却风扇。 在TMC5160上,外部mosfet和分流电阻必须冷却。

 
 
 
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