探索TMCM - 1070步进电机驱动模块：特性、应用与使用要点

在步进电机驱动领域，TMCM - 1070是一款备受瞩目的驱动模块。今天，我们就来深入了解一下这款模块，探讨它的特性、应用场景以及使用过程中的注意事项。

文件下载：TMCM-1070.pdf

特性亮点

通用特性

TMCM - 1070具有众多实用的通用特性。它的供电电压范围为 +9V 至 +24V DC，能适应不同的电源环境。其RMS相电流可达 1.2A（约 1.7A 峰值相电流），能为电机提供稳定的动力输出。该模块拥有高达 256 微步/整步的最高微步分辨率，搭配 MicroPlyer™ 微步插值器，可使电机在低频率 STEP/DIR 接口下实现更平稳的微步运动。此外，它具备永久板载参数存储功能，操作简单，还支持简单的步进和方向模式。 在驱动模式方面，它有适用于中低速的无噪声 StealthChop™ 斩波模式，以及高性能的 SpreadCycle™ 斩波模式。同时，它还具备高精度的无传感器负载测量功能（StallGuard2™）和自动电流缩放算法 CoolStep™，能有效节能并保持驱动器低温运行。 其光学隔离输入的步进和方向接口输入频率可达 45kHz，还有使能输入和模式选择输入，方便用户控制。TTL UART 接口则用于参数配置，接口速度为 9600 - 115200 bps（默认 9600 bps），基于 TMCL 协议，还具备固件更新的引导加载程序。

独特特性

• StealthChop™：这是一种适用于中低速的超静音运行模式，基于电压模式 PWM。在电机静止和低速运行时，能实现绝对无噪声，且无振动，非常适合室内或家庭使用。它通过向线圈施加一定的有效电压来控制电机电流，只需调节 PWM 电压即可达到目标电流，无需更多配置。
• SpreadCycle™：是一种高精度、基于滞环的简单易用的斩波模式，能自动确定快速衰减阶段的最佳长度，可通过多个参数优化以适应不同应用。与其他电流控制斩波算法相比，它具有最佳的过零性能，能实现最高的平滑度，可将真实目标电流输入到电机线圈中。
• StallGuard2：利用电机线圈的反电动势进行高精度无传感器负载测量，可用于失速检测以及在电机未失速的负载情况下的其他应用。其测量值在较宽的负载、速度和电流设置范围内呈线性变化，在电机最大负载时接近零，此时是电机最节能的运行点。
• CoolStep：基于 StallGuard2 的负载测量实现负载自适应自动电流缩放，能根据负载调整所需电流，最多可降低 75% 的能耗，尤其适用于负载变化或高占空比运行的电机。即使是恒定负载应用，由于步进电机通常需要 30% - 50% 的扭矩储备，CoolStep 也能在需要时自动启用扭矩储备，实现显著的节能效果。同时，降低功耗可使系统更凉爽，延长电机寿命并降低成本。

应用场景

TMCM - 1070 的应用十分广泛，涵盖实验室自动化、制造业、机器人技术、工厂自动化、CNC 等领域。在这些场景中，它的高精度、低噪声和节能特性都能发挥重要作用。

机械与电气接口

尺寸与重量

TMCM - 1070 尺寸约为 42mm x 42mm x 12mm，重约 32g，上面有两个用于 M3 螺丝的安装孔，可将其安装到 NEMA17 步进电机上。

安装注意事项

该模块可安装在 NEMA17 电机背面，也可独立安装。如果不安装在电机上，需注意适当散热，因为电子元件有过温关机保护，但过高温度仍可能损坏电子元件或系统。另外，还可使用顶帽导轨夹将其安装在顶帽导轨上。

连接器与指示灯

电机连接器

电机连接器有 4 个引脚，分别对应电机的 A 相和 B 相。需要注意的是，在电机运行时切勿连接或断开电机，因为电机电缆和电机电感可能导致电压尖峰，损坏驱动器 MOSFET，所以在操作前务必关闭或断开电源。

I/O 连接器

I/O 连接器有 9 个引脚，包括电源接地、电源电压、步进和方向输入、使能输入、斩波模式选择输入、光电耦合器公共端、TTL UART 接收和发送线等。为保证稳定运行，建议使用足够缓冲的电源或在 V + 和 GND 之间连接外部电解质电容器，且该模块无反向极性保护，供电输入时需注意。同时，上电时驱动阶段必须禁用，EN 输入应逻辑关闭。

TTL UART 连接

可使用 TTL - UART（5V）到 USB 接口的串行转换器将模块与主机 PC 连接，通过转换器驱动程序安装的虚拟 COM 端口进行通信。默认波特率为 9600 bps，引导加载程序模式下为 115200 bps，且 TTL UART 接口为 5V 电平，选择转换器电缆时需特别注意。

状态指示灯

TMCM - 1070 有一个绿色状态指示灯，闪烁表示 MCU 正常运行，常亮表示处于引导加载程序模式，熄灭表示电源关闭。

功能描述

典型应用接线

将电源连接到 V + 和 GND，步进和方向信号连接到运动控制器，上电时 EN 输入必须逻辑关闭。可选地，将 UART 连接到 5V 逻辑电平的 TTL UART 接口，通过 TMCL - IDE 进行配置。需要注意的是，TTL UART 接口虽有基本的 ESD 和轨到轨信号线路保护，但不具备光学隔离，且信号为 5V 电平。

光学隔离输入

共阳极输入

模块的控制输入（除 TTL UART 接口外）采用光学隔离，所有光电耦合器共享一个公共阳极（COMM）输入。COMM 输入典型电压为 5V，3.3V 或高于 5V 的电压也可使用，但需确保通过光电耦合器发射极的电流在 5mA 至 20mA 之间。步进脉冲宽度应在 2µs 至 4µs 之间，以获得最大步进频率，脉冲宽度增大时最大输入频率会降低。当使用高于 5V 的电压时，每个输入需额外的外部电阻来限制电流。

共阴极输入

模块内的光电耦合器为双向类型，因此 COMM 也可作为公共阴极连接，搭配高侧（pnp 风格）开关使用。

热性能

TMCM - 1070 默认配置参数设定为最大电流 1.2A rms / 1.7A 峰值，在此标称电流设置下，步进电机和驱动电子元件会发热。由于步进驱动器有内部过温保护，在无散热措施的情况下，连续以最大电流运行不能得到保证。因此，在桌面测试和应用启动时，建议降低电流或配置 CoolStep 功能，以控制发热。

操作额定值与特性

绝对最大额定值

绝对最大额定值对我们使用模块至关重要，要严格遵守。电源电压范围为 +9V 至 +28V，工作温度范围为 -30°C 至 +40°C，电机线圈电流正弦波峰值最大为 1.7A，连续电机电流（RMS）最大为 1.0A。超过这些绝对最大额定值可能会对设备造成永久性损坏，所以一定要确保电源电压在安全范围内，特别是在接近上限时，建议使用稳压电源。

电气特性

在环境温度为 25°C 时，电源电压典型值为 24V，最大为 26V。电机线圈电流正弦波峰值可通过 TTL UART 接口调节，最大为 1.7A，连续电机电流（RMS）最大为 1.2A。电源电流与电机线圈电流相关。

I/O 额定值

同样在 25°C 环境温度下，COMM 输入电压范围为 3.3V 至 6V，光学隔离 I/O 的输入频率最大为 45kHz，TTL UART 输入电压为 5V，低电平电压最大为 1.75V，高电平电压为 5V，输出电压为 5V。

功能特性

控制方面采用 4 线接口，包括步进、方向、使能和斩波模式切换。步进脉冲宽度在 2µs 至 4µs 时可获得最大频率。通信通过 2 线 TTL UART 接口进行，波特率为 9600 - 115200 bps（默认 9600 bps）。驱动模式有 SpreadCycle 和 StealthChop 斩波模式，可通过 CHOP 输入选择，还具备基于 StallGuard2 和 CoolStep 的自适应自动电流降低功能。步进分辨率有多种可选，默认是 1/16 步，内部插值至 1/256 步。

其他要求

模块的冷却方式为自由空气冷却，工作环境应避免灰尘、水、油雾和腐蚀性气体，无凝结和结霜现象，工作温度范围为 -30°C 至 +40°C。

TMCM - 1070 是一款功能强大、特性丰富的步进电机驱动模块，但在使用过程中，我们需要充分了解其各项特性和要求，严格遵守操作规范，才能让它发挥出最佳性能。大家在实际应用中有没有遇到什么问题呢？欢迎在评论区分享交流。