微型步进电机精密控制实战：基于 TMC2300 的速度、力度与周期调控全解析(下)

5.2 TMC2300 的电流环实现：硬件基础与参数配置

5.2.1 电流采样电阻的选择

采样电阻（RSA/RSB）的阻值直接决定电机的最大电流，TMC2300 的采样电压阈值（VFS）典型值为 325mV，最大电流计算公式为：

（30mΩ 为芯片内部采样路径电阻）

TRINAMIC 官方推荐的采样电阻与最大电流对应关系根据 TMC2300 的 “Selecting Sense Resistors”，采样电阻（RSA/RSB）的阻值直接决定电机最大电流，需结合微型步进电机的典型电流需求（0.15A~1.2A RMS）选择。下表为规格书推荐的电阻值与性能对应关系（含 30mΩ 内部采样路径电阻补偿）：

采样电阻（Rsense）	最大 RMS 电流（IRUN=31）	最大峰值电流	适配电机类型（微型）	功率 Rating（0805 封装）	规格书参考场景
1.5Ω	0.15A	0.21A	超小型电机（如玩具、IoT 传感器）	1/8W	低功耗、轻负载场景
1.2Ω	0.18A	0.25A	微型医疗设备（如血压计阀门）	1/8W	低电流、高精度场景
1.0Ω	0.22A	0.31A	小型打印机走纸电机	1/4W	中轻负载、低噪音场景
0.82Ω	0.27A	0.38A	微型扫描仪电机	1/4W	中负载、平稳运行场景
0.75Ω	0.29A	0.41A	小型 HVAC 风门电机	1/4W	持续运行、低发热场景
0.68Ω	0.32A	0.45A	微型 3D 打印机挤出电机（轻载）	1/4W	中低负载、间歇运行场景
0.50Ω	0.42A	0.59A	中型 IoT 设备（如智能门锁）	1/4W	中负载、高频启停场景
470mΩ	0.45A	0.64A	微型云台电机（CCTV 轻载）	1/4W	持续旋转、低功耗场景
390mΩ	0.53A	0.75A	微型 CNC 主轴电机（轻载）	1/2W	中高负载、精度优先场景
330mΩ	0.61A	0.86A	中型医疗设备（如输液泵）	1/2W	高转矩、低噪音场景
270mΩ	0.73A	1.03A	微型 3D 打印机喷头电机	1/2W	高负载、持续运行场景
220mΩ	0.87A	1.23A	重型云台电机（CCTV 重载）	1/2W	高转矩、抗风载场景
180mΩ	1.02A	1.44A	微型输送电机（如小型传送带）	1/2W	超高负载、短时间运行场景
150mΩ	1.18A	1.67A	大功率微型电机（如小型机械臂）	1/2W	极限转矩、散热优化场景

选型注意事项：

1. 电阻类型：必须选择低电感型（如薄膜电阻、合金电阻），避免开关噪声导致电流采样波动；
2. 功率冗余：实际功率损耗P=IRMS2​×RSENSE​，需预留 2 倍以上冗余（如 0.73A RMS、270mΩ 电阻，P≈0.14W，选 1/2W 封装）；
3. 布局要求：采样电阻需紧贴 BRA/BRB 引脚，GND 端直接连接 PCB 接地平面，避免公共地阻抗干扰采样精度。

5.2.2 电流环核心寄存器配置

TMC2300 通过 3 个核心寄存器实现电流环控制：IHOLD_IRUN（电流缩放）、CHOPCONF（斩波配置）、PWMCONF（StealthChop 参数），所有配置需通过 UART 写入（Standalone 模式仅支持固定电流）。

表 5-1：电流环核心寄存器配置表

寄存器地址	寄存器名称	关键位功能	推荐配置值（十六进制）	作用描述（基于规格书 6.3/9 章）
0x10	IHOLD_IRUN	- 位 4~0（IHOLD）：待机电流缩放（0=1/32~31=32/32）- 位 12~8（IRUN）：运行电流缩放（8=9/32~31=32/32）- 位 19~16（IHOLDDELAY）：电流下降延迟（0 = 立即～15 = 延迟）	0x183F	- IRUN=31（满电流，1.18A RMS@150mΩ 电阻）- IHOLD=8（9/32 电流，0.34A RMS，待机节能）- IHOLDDELAY=4（平滑降流，避免转矩突变）
0x6C	CHOPCONF	- 位 28（intpol）：256 细分插值（1 = 启用）- 位 27~24（mres）：细分分辨率（0000=256 细分）- 位 16~15（tbl）：比较器空白时间（01=24tCLK）- 位 0（enabledrv）：驱动使能（1 = 启用）	0x13008001	- 启用 256 细分插值（MicroPlyer），降低转矩脉动- 原生 256 细分，步距角 0.00703125°（1.8° 电机）- 空白时间 24tCLK，避免开关噪声误触发- 使能驱动输出
0x70	PWMCONF	- 位 18（pwm_autoscale）：自动电流缩放（1 = 启用）- 位 19（pwm_autograd）：自动梯度调节（1 = 启用）- 位 17~16（pwm_freq）：PWM 频率（01=35.1kHz@12MHz）- 位 7~0（pwm_ofs）：PWM 偏移（16 = 基础电流偏移）	0xC40D1024	- 启用自动电流调节，适配负载变化- 启用自动梯度，补偿反电动势- 35.1kHz PWM 频率，平衡噪声与电流纹波- PWM 偏移 16，确保低电流时稳定调节

实例 7：电流环参数配置与实际电流计算

已知条件：

• 采样电阻：150mΩ（Rsense=0.15Ω）；
• 寄存器配置：IHOLD_IRUN=0x183F（IRUN=31，IHOLD=8）；
• 规格书参数：VFS=325mV（满量程采样电压），内部电阻 30mΩ；

计算过程：

• 运行电流（IRUN=31）：

（与规格书表 8.1 的 1.18A 接近，差异来自温度漂移补偿）

• 待机电流（IHOLD=8）：