Toshiba Electronics Europe GmbH („Toshiba“) hat den TB67S579FTG vorgestellt, einen Schrittmotortreiber-IC der nächsten Generation mit fortschrittlicher Microstep-Technologie. Dieser zweiphasige bipolare Schrittmotortreiber arbeitet mit Konstantstromregelung. Dank seiner fortschrittlichen Eigenschaften ermöglicht er einen hocheffizienten Motorbetrieb mit geringen Vibrationen und niedrigem Geräuschpegel. Zu den Zielanwendungen zählen Bürogeräte wie Drucker und Scanner sowie eine Vielzahl von gewerblichen und industriellen Geräten, darunter Überwachungskameras, Projektoren, Geldautomaten, 3D-Drucker, Nähmaschinen und vieles mehr.

Der hocheffiziente Schrittmotortreiber ist Toshibas erstes Produkt mit der neu entwickelten Advanced Microstep-Technologie. Diese umfasst drei Hauptmerkmale: die aktive Verstärkungsregelung der zweiten Generation (AGC2), das neu entwickelte automatische Wellenformgenerierungssystem (AWGS) und das kürzlich entwickelte kontinuierliche Mikroschrittverfahren. Durch die Erzeugung einer kontinuierlichen, sinusförmigen Wellenform des Motorstroms werden Vibrationen und Geräusche, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen, deutlich reduziert.

Gängige Mikroschrittsteuerungsverfahren erfordern eine Erhöhung der Eingangstaktfrequenz (CLK) proportional zur Anzahl der Mikroschritte. Das automatische Wellenformgenerierungssystem (AWGS) ermöglicht es, einen Schrittmotor im Mikroschrittbetrieb mit einem einzigen CLK-Signal anzusteuern, genau wie bei der Vollschrittsteuerung. Selbst in Anwendungen, in denen ein Schrittmotor zunächst im Vollschrittbetrieb angesteuert wird, um schnell Drehmoment zu erzeugen, und dann in den Mikroschrittbetrieb wechselt, um Vibrationen und Geräusche zu reduzieren, lässt sich ein sanfter Übergang ohne Anpassung der Steuersignale erreichen. Dadurch kann die Rechenlast von Steuergeräten wie Mikrocontrollern (MCUs) deutlich reduziert werden.

Typischerweise läuft ein Schrittmotor unter Volllastbedingungen kontinuierlich mit dem maximal benötigten Strom. Die aktive Verstärkungsregelung (AGC2) erfasst die induzierte Spannung während des Motorbetriebs, um die Last zu bestimmen und den Ansteuerstrom des Motors automatisch entsprechend anzupassen. Dieser Mechanismus ermöglicht es dem Motor, unter Teillastbedingungen mit dem minimal benötigten Strom zu arbeiten, was zu einer höheren Effizienz und folglich zu einem geringeren Stromverbrauch führt. AGC2 verbessert zudem die Strom- und Drehmomentkurvenform durch den Betrieb mit Vollschritten.

Zusätzlich zur herkömmlichen GPIO-Konfigurationsschnittstelle bietet der TB67S579FTG eine flexible serielle Konfigurationsschnittstelle, die eine einfache Anpassung erweiterter Funktionen wie Mikroschrittbetrieb, AGC2 und Abklingmodi ermöglicht, ohne die Anzahl der Pins oder die Systemkomplexität zu erhöhen.

Die Ausgangsstufe des TB67S579FTG (mit den oberen und unteren Transistoren) weist einen typischen RDS(ON)-Wert von nur 0,6 Ω auf. Im Standby-Modus verbraucht das Bauteil maximal 1 mA. Zur Vereinfachung der Systemintegration wird der Treiber mit einer einzigen Motorstromversorgung im Bereich von 4,5 V bis 34 V betrieben. Das Produkt nutzt zudem Toshibas Advanced Current Sensing System (ACDS), wodurch externe Strommesswiderstände überflüssig werden. Die integrierte Ladungspumpenschaltung benötigt keinen externen Kondensator. Durch den Wegfall dieser externen Komponenten wird der Platzbedarf im Montagebereich deutlich reduziert und die Materialkosten gesenkt.

Zu den weiteren Merkmalen gehört die ADMD-Technologie (Advanced Dynamic Mixed Decay), die bis zu 30 % höhere Drehzahlen ohne erhöhte Geräusch- und Vibrationswerte ermöglicht. Der integrierte Schaltkreis des Controllers implementiert zudem umfassende Schutzfunktionen wie Überstromerkennung, thermische Abschaltung, Unterspannungssperre, Fehleranzeigeausgang sowie Leerlauf- und Blockierungserkennung. Die integrierte Blockierungserkennung identifiziert zuverlässig Motorblockierungen, erhöht die Betriebssicherheit und verhindert potenzielle Schäden an mechanischen und elektronischen Bauteilen.

Der TB67S579FTG ist in einem kleinen VQFN48-Gehäuse mit Abmessungen von nur 7,0 mm x 7,0 mm untergebracht. Toshiba wird auch weiterhin Produkte für ein breites Anwendungsspektrum entwickeln, mit dem Ziel, das Design für Anwender zu vereinfachen, die Leiterplattengröße zu reduzieren und Komplettlösungen anzubieten.

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