伺服控制芯片TMC4671性能概述

　　使用TMC4671伺服控制芯片可以加速設(shè)計(jì)伺服控制器。

　　TMC4671是一款完全集成伺服控制芯片，為直流無刷電機(jī)、永磁同步電機(jī)、2相步進(jìn)電機(jī)、直流有刷電機(jī)和音圈電機(jī)提供磁場定向控制。

　　所有的控制功能都被集成在硬件上。集成了ADCs、位置傳感器接口、位置差值器，該款功能齊全的伺服控制器，適用于各種伺服應(yīng)用。

　　TMC4671旨在快速縮短高性能伺服控制器的上市時(shí)間，同時(shí)最大限度提高驅(qū)動(dòng)效率和動(dòng)態(tài)性能。通過硬件中的所有時(shí)間關(guān)鍵計(jì)算，開發(fā)動(dòng)態(tài)伺服控制器僅需要幾行代碼。

　　它具有高達(dá)100kHz的開關(guān)頻率和控制器更新速率，并具有濾波和插值功能，如數(shù)字霍爾信號插值，以實(shí)現(xiàn)更順暢的操作。該集成電路可以與各類編碼器協(xié)同工作：從A/B/Z增量式簡單的數(shù)字或模擬霍爾傳感器到高分辨率正弦/余弦模擬編碼器。傳感器可靈活地映射為位置和速度控制回路的輸入。憑借其delta-sigma電流檢測ADC，TMC4671非常適合用于隔離式delta-sigma前端。

　　圖2. 系統(tǒng)框圖

　　功能簡介：

　　伺服控制芯片、空間磁場矢量控制（FOC）

　　轉(zhuǎn)矩控制（FOC）、速度控制、位置控制

　　前饋控制輸入

　　集成ADCs、前端△∑ADCs

　　編碼器引擎：模擬和數(shù)字霍爾、模擬和數(shù)字編碼器

　　支持三相直流無刷伺服和永磁同步伺服電機(jī)、2相步進(jìn)伺服電機(jī)、直流有刷和音圈電機(jī)

　　先進(jìn)的PWM引擎（25KHz…100KHz）

　　應(yīng)用程序SPI+調(diào)試（UART、SPI）

　　脈沖/方向接口

　　圖3. 硬件框圖

　　性能描述：

　　○ 帶有磁場矢量控制（FOC）的伺服控制芯片

　　轉(zhuǎn)矩控制模式

　　速度控制模式

　　位置控制模式

　　電流控制刷新頻率和最大的PWM頻率為100KHz （速度和位置控制的刷新頻率可以根據(jù)當(dāng)前電流刷新頻率的倍數(shù)配置）

　　○ 控制功能/ PI控制器

　　中期結(jié)果的輸入和輸出可編程斬波

　　以積分電路結(jié)尾保護(hù)所有控制

　　可編程的電壓循環(huán)向?qū)拗破?/p>

　　目標(biāo)值的前饋補(bǔ)償和前饋摩擦補(bǔ)償

　　高級前饋控制結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)最佳軌跡跟蹤性能

　　擴(kuò)展的中斷請求掩蔽選項(xiàng)和限制器狀態(tài)寄存器

　　具有霍爾傳感器或/和最小移動(dòng)的高級編碼器初始化算法

　　○ 運(yùn)動(dòng)控制和坡形控制

　　控制結(jié)構(gòu)的梯形速度斜坡

　　脈沖/方向接口，方便定位

　　○ 支持的電機(jī)種類

　　直流無刷電機(jī)

　　永磁同步電機(jī)

　　2相步進(jìn)電機(jī)

　　直流有刷電機(jī)

　　音圈電機(jī)

　　○ 位置反饋

　　開環(huán)位置發(fā)生器（可編程的PRM，RPM/S）用于初始化配置

　　數(shù)字增量編碼器（ABN，ABZ 高達(dá)5MHz）

　　第二路數(shù)字量編碼器輸入（雙反饋）

　　數(shù)字霍爾輸入接口帶有臨時(shí)位置插補(bǔ)功能（H1， H2， H3 resp. HU， HV ， HW）

　　模擬量編碼器/模擬量霍爾輸入接口（SinCos （0?°， 90?°） or 0?°， 120?°， 240?°）

　　多圈位置計(jì)數(shù)器（32位）

　　目標(biāo)位置、速度和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩濾波（雙階）

　　○ PWM包括SVPWM

　　可編程的PWM頻率范圍從20KHz100KHzn

　　可編程的BBM（BrakeBeforeMake）時(shí)間（偏低，偏高）0 ns 。 。 。 2.5_s在10ns步驟內(nèi)和柵極驅(qū)動(dòng)輸入信號

　　PWM自動(dòng)調(diào)整，用于運(yùn)動(dòng)期間改變PWM頻率

　　○ SPI通訊接口

　　40位數(shù)據(jù)長度（1個(gè)ReadWrite位+7個(gè)地址位+32個(gè)數(shù)據(jù)位）

　　立即SPI讀取響應(yīng)（通過單個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行寄存器讀取訪問）

　　SPI時(shí)鐘頻率高達(dá)1 MHz（未來版本為8 MHz）

　　○ TRINAMIC實(shí)時(shí)監(jiān)控接口（SPI Master）

　　通過TRINAMIC的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)高頻采樣

　　需要PCB上的單個(gè)10針高密度連接器

　　高級控制器通過頻率響應(yīng)識(shí)別和高級自動(dòng)調(diào)諧支持使用TRINAMIC IDE調(diào)整選項(xiàng)

　　○ UART調(diào)試接口

　　3引腳（GND， RxD， TxD） 3.3V UART接口（1N8; 9600 （default）， 115200， 921600， or 3M bps）

　　簡易寄存器訪問并行于嵌入式用戶應(yīng)用程序接口（SPI）

　　○ 供電電壓：5V和3.3V;1.8V的VCC_CORE由內(nèi)部產(chǎn)生

　　○ IO電壓：3.3V用于所有的數(shù)字（可由VCCIO選擇提供）；5V插分模擬量輸入范圍，3V為單端輸入范圍

　　○ 時(shí)鐘頻率：25MHz（需要外部振蕩器）

　　○ 封裝：QFN76