哈喽，各位工程师、技术小伙伴们～
上一篇我们讲解了 TMC2240 芯片概述，对这款芯片的定位、核心功能与应用场景有了整体认识。本篇作为系列第三篇，将完整对照官方数据手册，详细讲解 TMC2240 电气规格与封装信息，所有手册图片中的参数、表格、极限值、热阻、时序参数全部完整保留，方便大家硬件选型、电路设计与器件校核直接对照使用。
一、绝对最大额定值 Absolute Maximum Ratings
注意：超出这些额定值可能造成器件永久性损坏。长期工作在极限条件下会影响器件可靠性。
- VS 到 GND：-0.3V ~ 41V
- VDD1V8 到 GND：-0.3V ~ min(2.2, VS+0.3)V
- AGND 到 GND：-0.3V ~ +0.3V
- OUT1A/OUT2A/OUT1B/OUT2B 到 GND：-0.3V ~ VS+0.3V
- VCP/CPO 到 GND： VS-0.3V ~ min(44, VS+6)V
- CPI 到 GND：-0.3V ~ min(41, VS+0.3)V
- SLEEPN 到 GND：-0.3V ~ VS+0.3V
- IREF/AIN 到 GND：-0.3V ~ min(2.2, VDD1V8+0.3)V
- VCC_IO 到 GND：-0.3V ~ 5.5V
- 逻辑输入/输出电压 到 GND：-0.3V ~ VCC_IO+0.3V
- OV 到 GND：-0.3V ~ 6V
- 工作温度范围：-40°C ~ 125°C
- 结温：+165°C
- 存储温度范围：-65°C ~ +150°C
- 回流焊温度：+260°C
二、封装信息 Package Information
TMC2240 提供两种封装，分别对应空间受限应用与高散热需求场景。
1）TQFN32 5mm × 5mm
- 封装代码：T3255+5C
- 外形图编号：21-0140
- 焊盘图案编号：90-0013
- 热阻（单层板）：θJA = 47°C/W，θJC = 1.7°C/W
- 热阻（四层板）：θJA = 29°C/W，θJC = 1.7°C/W
2）TSSOP38 9.7mm × 4.4mm EP（带散热焊盘）
- 封装代码：U38E+3C
- 外形图编号：21-0714
- 焊盘图案编号：90-0435
- 热阻（四层板）：θJA = 25°C/W，θJC = 1°C/W
三、电气特性 Electrical Characteristics
测试条件：VS=4.5V ~ 36V，RREF=12kΩ ~ 24kΩ，典型值 TA=25℃、VS=24V。
3.1 电源特性 Power Supply
| 参数 | 符号 | 条件 | 最小 | 典型 | 最大 | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 电源电压范围 | VS | 4.5 | 36 | V | ||
| 睡眠模式电流 | IVS | V(SLEEPN)=0 | 4 | 18 | µA | |
| 静态电流 | IVS | V(SLEEPN)=1, DRV_ENN=1 | 3.5 | 5 | mA | |
| 1.8V LDO输出 | VVDD | VS=4.5V | 1.8 | V | ||
| VDD电流限制 | IV18_LIM | 20 | mA | |||
| 电荷泵电压 | VCP | VS+2.7 | V | |||
| 逻辑IO电压 | VCC_IO | 2.2 | 5.5 | V | ||
| 睡眠逻辑电流 | IVCC_IO | SLEEPN=0 | 5 | 10 | µA | |
| 静态逻辑电流 | IVCC_IO | SLEEPN=1 | 35 | 60 | µA |
3.2 逻辑电平输入输出 Logic Level Inputs-Outputs
| 参数 | 符号 | 条件 | 最小 | 典型 | 最大 | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 输入高电平 | VIH | 0.7×VCC_IO | V | |||
| 输入低电平 | VIL | 0.3×VCC_IO | V | |||
| 输入迟滞 | VHYS | 0.15×VCC_IO | V | |||
| 内部上下拉 | RPULL | 60 | 100 | 140 | kΩ | |
| 输入漏电流 | InLeak | -1 | +1 | µA | ||
| 输出低电平 | VOL | ILOAD=5mA | 0.4 | V | ||
| 推挽高电平 | VOH | ILOAD=5mA | VCC_IO-0.4 | V | ||
| 开漏漏电流 | IOH | V=5.5V | -1 | +1 | µA | |
| SLEEPN高电平 | VIHSLEEPN | 0.9 | V | |||
| SLEEPN低电平 | VILSLEEPN | 0.6 | V | |||
| SLEEPN下拉 | RPDSLEEPN | 0.8 | 1.5 | MΩ |
3.3 输出特性 Output Specifications
| 参数 | 符号 | 条件 | 最小 | 典型 | 最大 | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 低端导通电阻 | RON_LS | FS=10 | 0.11 | 0.2 | Ω | |
| 低端导通电阻 | RON_LS | FS=01 | 0.15 | 0.28 | Ω | |
| 低端导通电阻 | RON_LS | FS=00 | 0.28 | 0.54 | Ω | |
| 高端导通电阻 | RON_HS | 0.12 | 0.22 | Ω | ||
| 输出漏电流 | ILEAK | -5 | +5 | µA | ||
| 压摆率 | SR | 00 | 100 | V/µs | ||
| 压摆率 | SR | 01 | 200 | V/µs | ||
| 压摆率 | SR | 10 | 400 | V/µs | ||
| 压摆率 | SR | 11 | 800 | V/µs |
3.4 保护电路 Protection Circuits
| 参数 | 符号 | 条件 | 最小 | 典型 | 最大 | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| OCP阈值 | OCP | FS=10 | 5.0 | A | ||
| OCP阈值 | OCP | FS=01 | 3.33 | A | ||
| OCP阈值 | OCP | FS=00 | 1.67 | A | ||
| OCP消隐时间 | TOCP | 0.9 | 1.5 | 2.3 | µs | |
| VS UVLO阈值 | UVLO | 下降 | 3.75 | 3.9 | 4.05 | V |
| VS UVLO迟滞 | UVLOHYS | 0.12 | V | |||
| VCC_IO UVLO | UVLO | 下降 | 0.9 | 1.5 | 1.95 | V |
| VCC_IO迟滞 | UVLOVCCH | 100 | mV | |||
| 热关断 | TSD | 165 | °C | |||
| 热迟滞 | 20 | °C |
3.5 电流调节 Current Regulation
| 参数 | 符号 | 条件 | 最小 | 典型 | 最大 | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IREF电阻 | RREF | 12 | 60 | kΩ | ||
| IREF电压 | VREF | 0.882 | 0.9 | 0.918 | V | |
| 满量程常数 | KIFS | IFS=1A | 11.75 | A·kΩ | ||
| 满量程常数 | KIFS | IFS=2A | 24 | A·kΩ | ||
| 满量程常数 | KIFS | IFS=3A | 36 | A·kΩ | ||
| 调节精度 | DITRIP1 | 7%~100%FS | -5 | +5 | % |
3.6 功能时序 Functional Timings
| 参数 | 符号 | 条件 | 最小 | 典型 | 最大 | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 睡眠时间 | tSLEEP | 50 | µs | |||
| 唤醒时间 | TWAKE | 2.5 | ms | |||
| 使能时间 | TEN | 开 | 1.5 | µs | ||
| 禁用时间 | TEN | 关 | 6 | µs |
3.7 时钟特性 Clock
| 参数 | 符号 | 条件 | 最小 | 典型 | 最大 | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 内部时钟 | fCLKOSC | 11.9 | 12.5 | 13.2 | MHz | |
| 外部时钟 | fCLK | 8 | 16 | 20 | MHz | |
| 占空比 | tCLKL | 40 | 60 | % |
3.8 SPI 时序 SPI Timings
| 参数 | 符号 | 条件 | 最小 | 典型 | 最大 | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SCK低电平 | tCL | 20 | ns | |||
| SCK高电平 | tCH | 20 | ns | |||
| SCK频率 | fSCK | 10 | MHz | |||
| SDI建立时间 | tDU | 10 | ns | |||
| SDI保持时间 | tDH | 10 | ns | |||
| 输出有效 | tDO | 3.3V | 27 | 40 | ns |
3.9 STEP/DIR 时序 STEP/DIR Timings
| 参数 | 符号 | 条件 | 最小 | 典型 | 最大 | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| STEP高电平 | tSH | tCLK+20 | ns | |||
| STEP低电平 | tSL | tCLK+20 | ns | |||
| DIR建立 | tSU | 20 | ns | |||
| DIR保持 | tH | 20 | ns |
3.10 编码器时序 Encoder Timing
| 参数 | 符号 | 条件 | 最小 | 典型 | 最大 | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 计数频率 | fCNT | <2/3CLK | CLK | |||
| A/B/N低电平 | tABNL | 3tCLK+20 | ns | |||
| A/B/N高电平 | tABNH | 3tCLK+20 | ns |
3.11 ADC/模拟输入/温度 ADC/Analog Input/Temperature
| 参数 | 符号 | 条件 | 最小 | 典型 | 最大 | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ADC分辨率 | 13 | bit | ||||
| AIN电压 | VAIN | 0 | 1.25 | V | ||
| AIN漏电流 | IAIN | -1 | +1 | µA | ||
| 驱动温度精度 | TDRIVER | ±10 | °C |
四、硬件设计要点总结
- 封装与散热：大电流应用优先 TSSOP38 + 四层板 + 大面积散热焊盘。
- 电源裕量：VS 不要接近 41V 极限，建议留 3~5V 安全裕量。
- 电流配置 ：使用
IFS = KIFS / RREF计算，RREF 必须在 12k~60kΩ。 - 时序匹配：MCU 与 SPI/STEP/DIR/编码器时序要严格对齐，避免通信异常。
- 保护机制：充分利用 OCP、TSD、UVLO 等内置保护，简化外围电路。
🔜 系列更新预告
下一篇我们将进入 TMC2240 芯片引脚配置与说明，逐个引脚讲解功能、接法、设计注意事项，直接支撑原理图绘制。
有想看的重点内容（封装布线、电流计算、时序代码等）欢迎在评论区留言，我会在对应篇章重点补充。
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