BLDC/PMSM电机智能栅极驱动芯片之TMC6200知识分享

2023-3-12 16:50:15

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今天和大家分享一颗智能栅极驱动芯片完全集成的通用三相 MOSFET 栅极驱动器，适用于 PMSM 伺服或 BLDC 电机. 支持高达 100 A 电机电流的外部MOSFET，适合12V，24V或48V供电，带有可编程的在线电流检测放大器，可以驱动高达数千瓦的宽范围电机，软件控制的驱动强度允许在系统内部高速优化。. 三个底部分流放大器可以轻松检测电流并增强电机的换向。可编程的安全特性如短路检测，超温阀值，以及用于诊断的SPI接口，可实现全面诊断和高可靠设计，最大限度减少外部器件数量，有效提高整个控制系统的稳定性和可靠性，下面我们就来分享一下这颗芯片。可以配合伺服控制芯片TMC4671实现精准伺服力矩控制速度控制和位置控制。降低开发伺服难度，提高伺服性能。

一：TMC6200的基本参数

TMC6200可以直接用作三相BLDC/PMSM的MOSFET驱动，支持5...70V DC电压输入，支持SPI通讯接口配置，死区配置，斜率控制，集成电荷泵欠压保护，MOSFET过流保护，短路报警，内部死区配置，器件热警告，热关断，故障指示等功能，其完备的故障保护和热保护功能，使得芯片构造的系统更加安全和稳定。可配置栅极驱动电流0.5A/1A/1.5A.电荷泵可以做到100%占空比运行。

二：电流感应和运放

TMC6200芯片是TQFP48（7*7 ：mm）封装，带有散热焊盘，TMC6200还集成了三相电机线圈的在线电流感应放大器，通过放大器对电阻的电压采集，来监控电机电流。这个集成放大器也使得TMC6200更具性价比，可以通过放大器可以对系统进行过流保护、外部扭矩控制或通过外部控制器进行换向等。运放增益可以通过寄存器配置或者硬件引脚LOWGAIN选择5，10和20三档。

三： TMC6200控制方式

TMC6200带有SPI通讯，可以配置死区时间和运放增益，可以多各器件公用一条SPI总线，通过nCSN引脚来选中不同器件。有以下2种控制方式

（1）独立模式，通过硬件引脚来配置不同的死区时间和放大增益系数

（2）SPI控制模式，在通讯模式下可以灵活实现诊断，保护和控制功能。比如调节过流保护

在SPI控制模式可以实现下面三种控制方式

（a）半桥控制模式：

TMC6200在内部自动处理高侧和低侧开关的死区时间成，因此单个 PWM 输入能够控制每个半桥。

（b）H桥的PWM+IO模式控制：此模式通过一个PWM控制调速，另外一个IO控制正转/反转的方式，实现简单的PWM调速和电机正反转应用。

（c）H桥的双PWM模式控制：通过两路PWM的真值表，

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四： TMC6200外围电路和PCB封装