ADI静音步进电机驱动芯片在3D打印机的应用

“打印时整个房间都要跟着动”“感觉就像是开了个工厂”“嗡嗡嗡嗡嗡~~”“桌面用户体验感极差!”......

在3D打印逐步从工业应用过渡到消费领域的过程中，不仅需要考虑成本的控制，噪声问题也给诸多爱好者带来了困扰。通常使用开环的步进电机做驱动，会导致存在精度低、速度慢、易失步、噪声大、功耗高、易振动的问题，体现到3D打印机上就是打印速度较慢，一旦调高速度就容易发生电机失步出现打印毛刺，精度和成功率大幅下降，同时存在较大的打印振动和共振噪声。此外，3D打印步进电机无反馈时，电机的高速运转、突如其来的负载或增压可能会影响到步进电机的正常工作，从而出现丢步的情况。除了高速及负载可能造成丢步外，电机的加减速及系统的惯性，也会造成丢步的发生，这些都是3D打印步进电机开环控制的缺陷。

面对3D打印时电机的噪音问题，ADI Trinamic推出了一系列解决方案。最初的电机驱动芯片TMC2100/2130，因为其出色的静音能力在3D打印界享有盛誉。随后推出TMC2208为3D打印、相机、扫描仪和其他自动化设备应用提供集成的电机驱动器解决方案，该设备具有集成的微步进分度器，完全无噪声的电流控制模式StealthChop2，旨在驱动双极步进电机。不同于其他的斩波器，StealthChop2在无需配置的提前下，能让3D打印机的噪音下降了15dB甚至更多。对于高性能的3D打印机，不同电流以及较大电压的需求，ADI Trinamic也从未停止创新。比如该系列的新款TMC2209，就支持更大的电流，并且也符合更小的工作电压。

静音步进电机驱动芯片TMC2130使用前后对比

在精度控制上，步进电机的闭环控制有着校验步数、防止丢步、堵转检测、力矩控制等关键技术，其稳定性更好、精度更高，同时具备高响应、高速性，能够弥补这样的缺陷。在精度尤为重要的3D打印机行业，面对更高精度及高速的运动控制要求，ADI Trinamic推出无传感器及小体积的更高性价比驱动方案。

TMC4361+TMC2130/TMC5130(小功率)

TMC4361+TMC2160/TMC5160(大功率)

TMC4361

TMC4361是一款步进电机全闭环伺服控制器，实现电流环、速度环、位置环的全闭环工作，带有S形斜坡发生器，可以任意一点加减速，防止电机启停时发生过冲现象。此外，TMC4361采用ADI Trinamic DcStep、闭环控制和ChopSync技术，尽可能快地驱动高负载而不会出现步进损耗。

TMC2130

用于两相步进电机的高性能驱动器芯片TMC2130，与业界标准的16倍微步相比，可提供高达256倍微步，从而提供极其平稳、精密的运动控制，实现高精度定位和最小谐振。StealthChop斩波器可以确保无噪音运行，同时具有最高效率和最佳电机扭矩，CoolStep也可将能耗降低75%。

TMC5130

TMC5130是一款包含StealthChop模式的小型智能步进电机驱动器和控制器 IC，除了 StealthChop 之外，ADI Trinamic还改进了电压模式操作并将其与电流控制相结合。为了最大限度地减少电流波动，TMC5130A-TA 芯片的驱动器根据电流反馈调节电压调制。这允许系统根据电机参数和工作电压进行自我调整。

TMC2160

高性能步进电机驱动器TMC2160适合8V至60V的电源电压，并且驱动栅电流高达500mA的N沟道MOSFETS，适用于具有最新MOSFET组件的+20A驱动级。该组件通过步进和方向接口进行控制，并且可以与产生步进信号的工业典型运动控制器独立使用。通过使用1/16步或更低的脉冲，步进脉冲内插器MicroPlyer可实现高分辨率1/256微步。此外，通过SPI或单线UART接口，可提供完整的诊断以及所有最新的ADI Trinamic电流控制技术。两者都支持使用改进的StealthChop2实现完全无声定位。

TMC5160

TMC5160是带串行通信接口的高功率步进电机控制驱动芯片，将实现自动目标定位的灵活斜坡发生器和业界最先进的步进电机驱动器结合在一起。通过外置外部晶体管，实现高动态、高扭矩电机驱动。ADI Trinamic先进的 SpreadCycle 和 StealthChop 斩波器，驱动器可绝对无噪音的运行，并实现最大效率和最佳电机扭矩控制。高集成度、高能效和小外形尺寸使系统小型化和性能可扩展可行，从而实现经济高效的解决方案。完整的解决方案在实现高性能基础上将学习时间减小到最小。

自TMC2100的静音能力在3D打印领域备受青睐之后，ADI Trinamic陆续推出的一系列的实施工具包和组件来提供平稳、精确、安静且带有失速检测功能的最先进的运动控制技术，帮助制造商缩短设计周期，提高产品质量，让制造商工程师只需专注于创造商业价值，而无需再专注运动控制问题，进而帮助企业成为市场领导者。

审核编辑：汤梓红