Datasheet

Application Note 01/06
For more information about TRINAMIC, please contact:
TRINAMIC Motion Control GmbH & Co. KG
Sternstraße 67 • 20357 Hamburg
Phone: [phone]
Fax: [phone]
Internet: http://www.trinamic.com
E-Mail: [e-mail]
© TRINAMIC Motion Control GmbH & Co. KG 2006
TRINAMIC assumes no responsibility for any errors which may appear in
this document, reserves the right to change devices, software or
specification detailed herein of any time without notice and does not make
any commitment to update the information contained herein. TRINAMIC
products are not authorised for use as critical components in life support
devices or systems.
4. Bestimmung der notwendigen Zusatzbeschaltung
a) Einstellung des Zielstromes
Ein Sensewiderstand dient dem Motortreiber zur Messung des Motorstromes und ist daher
entscheidend für die Anpassung der Schaltung auf den Motor. Die vorgestellten Treiber arbeiten mit
einer Messspannung von typisch 0,34V. Das bedeutet, dass der Sensewiderstand so dimensioniert
sein muss, dass bei 0,34V der gewünschte Maximalstrom erreicht wird, also im Falle des
Mikroschrittbetriebes mit Sinuswellen der Nennmotorstrom *
2 .
max
S
max
TRIP
S
I
V34,0
R:typisch
I
V
R ==
R
S
: Sensewiderstand für Brücke A und B
V
TRIP
: Schwellenspannung der Stromkomparatoren, wird über SPI-Telegramm skaliert
I
max
: Maximal erreichbarer Spulenstrom
b) Einstellung der Oszillatorfrequenz
Schrittmotoren können aufgrund von Magnetorestriktion und nicht beliebig fester Wicklung der Spulen
durchaus auch höhere Frequenzen in hörbaren Schall umwandeln. Eine Chopperfrequenz außerhalb
des hörbaren Bereiches ist daher empfehlenswert, d.h. sie sollte oberhalb von ca. 18kHz liegen. Da
sich oft auch Frequenzanteile mit einem Bruchteil der Chopperfrequenz ergeben, empfiehlt sich die
Wahl eines noch höheren Wertes von beispielsweise 36Khz (680pF - siehe Schaltbilder). Niedrigere
Frequenzen verringern die Schaltverluste der Transistoren, höhere Frequenzen reduzieren hörbare
Frequenzanteile.
c) Einstellung der Flankensteilheit
Das Thema EMV und CE-Abnahme ist für viele Entwickler von Geräten zu einem kritischen Punkt
geworden: Sehr vorsichtiges Design mit Entstörfiltern an allen Anschlüssen eines Gerätes nach
draußen und Verwendung eines massiven Metallgehäuses führt zu hohen Kosten. Zu unvorsichtiges
Design dagegen kann ein komplettes Re-Design nach sich ziehen. Die Störenfriede sind oft nur
schwer auszumachen.
Der gechopperte Betrieb eines Schrittmotors ist ein EMV-kritischer Punkt: Im Hinblick auf eine
geringe Verlustleistung der Schaltung sind steile Flanken optimal – im Hinblick auf EMV sollten die
Flanken jedoch abgeflacht sein, um das Frequenzspektrum auf den leicht beherrschbaren und
unkritischen niederfrequenteren Bereich zu beschränken.
Die Wahl der Schaltflankensteilheit ist besonders kritisch wenn der Schrittmotor selbst außerhalb des
abgeschirmten Bereichs der Schaltung sitzt. Das Abflachen von Flanken kann erreicht werden über
LC-Filter an den Motorleitungen und darauf abgestimmte RC Dämpfungselemente (siehe Beispiel in
Abb. 2). Die TMC-Schrittmotortreiberfamilie bietet jedoch noch eine elegante, kostengünstige
Methode: Die Einstellung der Flankensteilheit.
Jetzt ist noch ein Kompromiss zwischen Flankensteilheit und Verlustleistung zu finden. Sinnvolle
Werte liegen im Bereich 100ns bis 500ns. Hier eine Faustformel zu Berechnung der Verlustleistung
des Treibers aufgrund dynamischer Verluste (theoretisch Null bei unendlicher Flankensteilheit) und
statischer Verluste (gegeben durch den Innenwiderstand der Brückentransistoren). Diese ist auf der
Trinamic-Website auch als Excel verfügbar.