这里我们将切入口缩小一点,来看一看步进电机所运用的主流主控芯片。在上一期谈论步进电机转型闭环掌握潮流的文章中,已经提到过,步进电机闭环一体化过程中,很多厂商采取32位的DSP做为主控芯片以知足设计繁芜的浮点运算。当然,STM32也仍旧以又小又好用的特点持续生动在电机掌握领域。
值得一提的是,快速傅里叶变换、PID掌握器、电机掌握库这些在STM32(F1/F2)里须要利用者自己写的东西,在DSP里直接就有C库。光是这些常见的高难度算法库就可以理解为什么DSP值得做出高溢价了。

书回正传,这里挑选一些主流大厂的步进电机主控芯片来做先容。

用在电机驱动上最多的还是TI C2000系列。很难界定这个系列到底属于MCU还是DSP。虽然官方把它分类到MCU,大概是由于C2000不须要接外部存储器就能自成系统。但C2000中有专门针对数字旗子暗记处理运算的汇编指令DMAC,而且为这种指令设计了专门的寻址办法,有了这种专门的指令,使得C2000在处理类似的运算时效率要比RISC指令集的普通MCU快很多,有这种专门针对数字旗子暗记处理算法设计的指令集的CPU理应属于DSP一类。
(图源:TI官网)
C2000 采取专有的32位内核 (C28x CPU),可以供应单周期操作和高达300MIPS的速率。这些实时单芯片掌握办理方案具有强大的集成外设,可以说是专为各种掌握运用而设计。除了C28x-CPU之外,这个系列还可以并走运行一个额外的 CPU (CLA-CPU),来减轻掌握处理任务的负载。CLA-CPU能够以32位浮点格式高效实行掌握数学运算,独立于C28x-CPU处理中断并访问如 ADC 和 PWM这些外设的资源。总体系统性能在并行CPU处理下得到了极大提升。
在驱动上C2000系列凝聚了多项技能的PWM模块支持高等计时和天生技能,以掌握繁芜的功率级,同时微边沿定位技能创建精确的 PWM 波形以提高系统性能。在传感上这个系列有高达12.5兆样本/秒 (MSPS) 的转换速率,采样分辨率覆盖12bit至16bit。TI C2000可以说是专为实时掌握量身打造。
TI 的DSP系列从低功耗单核处理器覆盖到高性能多核DSP和Arm SoC。这些DSP器件在实时旗子暗记处理,并行旗子暗记处理这些高性能指标上足够强大。事宜相应速率<10ns,功耗低于200µW/MHz,且实行效能大于12GFLOPs/W,同时还能供应高达200GFLOPS和400GMACS的性能。在步进电机向闭环,向一体化发展的潮流中,越来越多厂商开始选择电机专用DSP。
STM32
这一系列想必大家同样不会陌生。下图是STM32系列电机掌握运用图示。
(图源:ST官网)
比较范例的电机掌握芯片是单颗STM32F103,视情形加或者不加FPGA/CPLD,适用于单轴掌握,这种方案在低本钱驱动器中十分常见,知足基本的FOC掌握还是没问题的。市情上中端主流利用型的比较常见的是STM32F4+FPGA的异构架构,适用于单轴或者双轴方案。
STM32系列基于专为哀求高性能、低本钱、低功耗的嵌入式运用专门设计的ARM Cortex-M内核。STM32F4的卖点紧张是FPU和DSP指令集。F4系列的运行速率也很不错,能够在168MHz高速运行时达到210DMIPS的处理能力。比拟TI的系列可以说价格上意法半导体的STM32F4更亲民。这两个主流的系列实在没什么太多好比较的,在步进电机掌握都是主流硬通货。
TRINAMIC系列TRINAMIC作为德国运动伺服掌握的大神级别的供应商,在步进驱动芯片领域发挥了主要浸染。
先挑单轴步进驱动芯片TMC2208-LA来看一下。
(图源:TRINAMIC官网)
可以说这是最随意马虎利用的轴步进驱动芯片。它的特点在于静音驱动,带有StealthChop静音驱动,SpreadCycle平滑运行,MicroPlyer微步插补等功能,实现步进电机实现步进电机的超静音和抑共振。
TMC2226则是双轴双极步进电机驱动一体芯片。这个系列是TRINAMIC在2020年推出的。该芯片继续了此前系列的StealthChop2无噪音运行。同时前辈的斩波器提高了效率和电机转矩。除了StealthChop2之外,该芯片还具有失落速检测,最大程度地降落能耗还能在较高速率驱动电机时将噪声和振动保持在最低水平。
早在1996年,Trinamic就开始利用DSP,在运控领域,旗下运控芯片可以说是行业风向标。
主流步进电机芯片可以说是各有千秋,并都霸占一定市场。同时海内也有不少精良的厂商涌入这条赛道。从市场格局上来看,主流厂商仍旧霸占着相称大的先发上风。










