PANdrive™ PD60/86 - 1278 硬件手册解读

在当今的工业和科技领域，步进电机控制系统的性能和稳定性至关重要。TRINAMIC 推出的 PANdrive™ PD60/86 - 1278 集合了易用性、高功率运动控制与驱动模块和 PANdrive™ 智能步进电机于一体，为我们提供了一个完整的机电一体化解决方案。今天，我们就来深入探究这款产品的特点和应用。

文件下载：PD-1278_hardware_manual_hw1.10_rev1.22.pdf

一、产品概述

PD60/86 - 1278 包含步进电机、驱动电子设备和功能齐全的硬件运动控制器，可用于许多分散式应用中。它设计了最大保持扭矩 3.0Nm 或 7.0Nm ，额定电源电压为 24V 或 48V DC 的规格。并且具备 CAN 总线接口、三个数字输入和一个数字输出，方便用户进行控制和配置。

二、产品特点

（一）一般特性

• 电源与电流：额定电源电压为 +24VDC 或 +48VDC（范围为 +12V 至 +48V DC），每相电机电流可达 9A RMS（约 12.7A 峰值相电流），能够支持多种电源环境和不同的负载需求。
• 步进精度：拥有高达每整步 256 微步的分辨率，高精度的步进控制有助于实现更精确的位置控制。
• 外形与安装：可配备外壳，并能安装在 NEMA24/60mm 或 NEMA34/86mm 法兰尺寸的电机上，满足不同机械结构的安装需求；同时具备永久板载参数存储功能，方便用户保存设置。
• 控制模式：采用先进的 SixPoint™ 斜坡硬件运动控制器，结合无噪音的 StealthChop™ 斩波模式（适用于中低速）和高性能的 SpreadCycle™ 斩波模式，能在不同速度下提供优秀的运行性能。
• 负载监测与节能：具备高精度无传感器负载测量功能（StallGuard2™）和自动电流缩放算法（CoolStep™），不仅可以实现自动终端步进检测和负载监测，还能有效节能，让驱动器保持低温。
• 输入输出：提供了多种输入输出接口，包括原点和参考开关输入（也可用作通用输入和 ABN 编码器输入）、使能输入（用于控制驱动器 H 桥的电源开关）和一个通用输出。

（二）TRINAMIC 独特特性

• StealthChop™：基于电压模式 PWM，在中低速时能实现极低噪音的运行。在静止和低速时，电机几乎没有噪音和振动，非常适合室内或家庭应用。这种模式通过向线圈施加特定的有效电压来控制电机电流，除了调节 PWM 电压以获得目标电机电流外，无需更多配置。
• SpreadCycle™：是一种基于滞环的高精度、易于使用的斩波模式，能自动确定快速衰减阶段的最佳长度。与其他电流控制斩波算法相比，它具有最佳的过零性能，可提供更高的平滑度，确保向电机线圈提供准确的目标电流。
• 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。它不仅可以用于失速检测，还能在低于电机失速的负载条件下发挥作用。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，测量值接近零，此时电机处于最节能的工作点。
• CoolStep™：基于 StallGuard2™ 的负载测量实现负载自适应自动电流缩放。它能根据负载情况调整所需电流，可将能耗降低多达 75%，尤其适用于负载变化或高占空比运行的电机。即使是恒定负载的应用，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，从而显著节能，降低系统温度，延长电机寿命并降低成本。
• SixPoint™ 运动控制器：这是一种新型的斜坡发生器，与传统的线性加速度斜坡相比，能提供更快的机器运行速度。它允许根据步进电机的扭矩曲线调整加速度斜坡，并在加速和减速阶段分别使用两种不同的加速度设置。

三、机械与电气接口

（一）尺寸与重量

PD60/86 - 1278 由 TMCM - 1278 步进电机控制器/驱动模块（电子设备 + 封装外壳）和 NEMA24/60mm 或 NEMA34/86mm 法兰尺寸的双极步进电机组成。控制器/驱动单元的尺寸约为 60mm x 60mm x 24.5mm，配备四个用于 M3 螺丝的安装孔。不同型号在安装到步进电机后的整体长度和重量有所不同，例如 PD60 - 4H - 1278 长度为 113mm，重量约 1470g；PD86 - 3 - 1278 长度为 124mm，重量约 2870g。

（二）电机参数

不同型号的电机在各项参数上存在差异，如步进角、精度、额定电压、电流、电阻、电感、保持扭矩等。例如，PD60 - 4H - 1278 的额定电压为 2.1V，额定相电流为 9.0A；而 PD86 - 3 - 1278 的额定电压为 2.56V，额定相电流为 5.5A。这些参数对于用户选择合适的型号至关重要。

（三）扭矩曲线

文档给出了 PD60 - 4H - 1278 和 PD86 - 3 - 1278 在选择 SpreadCycle™ 斩波模式、48V 电源电压和额定电机电流条件下的扭矩 - 速度曲线。用户可以根据这些曲线了解电机在不同速度下的扭矩输出能力，从而更好地进行系统设计和性能评估。

（四）连接器与 LED

PD60/86 - 1278 提供三个连接器，分别用于电源供应、通信（CAN）和 I/O 以及电机连接，并详细说明了每个连接器的类型、引脚分配和配对连接器信息。同时，产品还配备了两个 LED，一个绿色状态 LED 和一个红色错误 LED，不同的固件选项（TMCL 或 CANopen）下，这些 LED 具有不同的功能。例如，在 TMCL 固件中，绿色 LED 闪烁且红色 LED 熄灭表示固件正常运行；两个 LED 常亮表示进入引导加载程序模式，支持固件更新。

四、功能描述与操作特性

（一）典型应用接线

PD60/86 - 1278 的驱动/控制器接线相对简单，需要将电源连接到 +VS 和 GND，使用合适的 CAN 接口适配器进行通信，并将 ENN 信号连接到 GND 以启用驱动阶段。

（二）输入特性

三个输入端口为 +5V TTL 兼容，带有内部上拉电阻（4k7）连接到 +5V，且无光电隔离。

（三）操作额定值和特性

包括绝对最大额定值、电气特性、I/O 额定值、功能特性和其他要求。例如，绝对最大额定值中，电源电压范围为 +12V 至 +52V，工作温度范围为 -20°C 至 +50°C；电气特性方面，在环境温度 25°C 时，电源电压为 12V - 52V，电机线圈电流峰值可达 12.7A 等。

五、应用领域

PD60/86 - 1278 适用于多个领域，如实验室自动化、机器人技术、CNC、制造业和工厂自动化等。在这些应用中，其高精度的控制、节能特性和多种控制模式能够满足不同场景的需求，提高设备的性能和可靠性。

综上所述，PANdrive™ PD60/86 - 1278 凭借其丰富的功能和优秀的性能，为步进电机控制系统的设计提供了一个强大而可靠的解决方案。各位工程师朋友们，在实际项目中，你们是否遇到过步进电机控制方面的难题？对于 PD60/86 - 1278 的这些特性，你们觉得在哪个应用场景中会发挥最大的优势呢？欢迎在评论区留言讨论。