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伺服控制芯片TMC4671性能概述

(相關(guān)資料圖)

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(chǎng)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(hào)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(jiǎn)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(cè)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(jiǎn)介：

伺服控制芯片、空間磁場(chǎng)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(chǎng)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(jí)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(qǐng)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(jí)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?°） or0?°， 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(hào)

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(zhǎng)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(jí)控制器通過頻率響應(yīng)識(shí)別和高級(jí)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(jiǎn)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