电机控制设计六法

: 常青树

2008-12-16

通过将电机专用的软件硬件整合于运动控制IC中，半导体制造商们正在努力简化电机运动控制的设计过程。越来越多的制造商开始提供开发板和工具包，帮助工程师们更快地完成样品设计和测试。下面列举了六种最新的产品。
　　1 具有RAM的32位数字信号控制器

　　Freescale的56F8357复合核心综合了数字信号处理器（DSP）高性能的特点以及微处理器（MCU）易编程的特点。这个器件也整合了电机控制的专用外围设备，包括两个六通道脉宽调制模块（PWM）。通过使用最新的软件工具，例如Freescale的Processor Expert和PC Master，软件工程师可以在更短的时间里完成电机控制的设计。MC56F8357EVM评估模块采用了增强JTAG界面，用于主计算机通过并行电缆发送命令，这样就可以实现非入侵式的源代码调试。它的功能包括全速执行、多重硬件断点、内存转储、RAM或Flash编程对象、缓存追踪以及实时数据交换。

　　Freescale 半导体 56F8357
　　价格：以1,000块购买，单价$17.92
　　MC56F8357EVM评估模块（$299）
　　http://rbi.
ims.ca/3854-564
　　2.可配置式数字ac伺服控制IC

　　IRMCK201在硬件中实现了运动控制外围功能，包括脉宽调制（PWM），编码计算电路和电流传感界面，此外还包括完整的电场方向控制算法和速度控制算法。而通常，这些任务是由软件完成的，需要开发上千行代码。逻辑硬件中还包括一个用于执行闭环速度控制和闭环电流控制的同步执行机构。IRMCS2031开发系统为工程师提供IRMCK201的高电压IC门驱动器和电流传感，以及在最新模块包中用于驱动一个一马力电机的IGBT。通过采用一个称为ServoDesigner的简化的图形用户界面（GUI），IR方案大大减少了软件开发时间。

　　International Rectifier IRMCK201
　　价格：以10,000块购买，单价$8.75
　　IRMCS2031 iMOTION(tm)开发套件（$1,999）
　　http://rbi.ims.ca/3854-565
　　3 运动处理器

　　PMD公司的Magellan IC是一种具有可编程功能的IC，它和一个微处理器或一台主机同时使用，通过并行总线或串行总线或CANBus界面进行通讯。主机发出的高级别C或C++命令传到运动IC之后，转换成专门用于实现平稳精确运动的控制序列。此IC提供普通运动控制卡所具有的完整功能，包括积分编码输入、整流、（转距）断面生成、伺服闭环、脉冲以及方向生成。Chuck Lewin主席解释到：“采用Magellan的开发套件，你不仅可以获得你想要采用的运动IC的工作样本，还可以获得一个系统，它可以让你捕捉运动数据，评估不同的伺服参数和图形，还可以对你的硬件性能进行实验。”PMD公司表示，估计这一开发套件相当于节省了六个月或更多的项目开发时间。

　　Performance Motion Devices (PMD)
　　Magellan MC58420
　　价格：以10,000块购买，单价$14.75
　　开发套件（$995）
　　http://rbi.ims.ca/3854-566
　　4 采用纳瓦特技术的可擦除式微控制器

　　为了给电机控制设计经验不足的工程师提供一个起点，8位MCU PIC18F4431以三个特殊的电机控制模块为特征：（1）动力控制模块，（2）运动反馈模块，以及（3）高速A/D转换器。这种组合允许用户驱动三相和/或四相电机，并且这种驱动具有精确的速度和位置追踪特性，以及多达每秒200k样本的转换速率。为PIC18Fxx31系列IC使用的PICDEM MC开发板，为用户提供了评估以及开发AC和DC电机控制应用的能力。此开发板具有电机控制图形用户界面（MC-GUI），可以提供快速而简单的方法来配置和监控电机和系统参数。

　　Microchip Technology PIC18F4431
　　价格：以10,000块购买，单价$5.20
　　PICDEM MC开发板（$299）
　　http://rbi.ims.ca/3854-567
　　5 用于三相无刷电机控制的8位MCU

　　ST7MC整合了很多模拟和数字电机驱动组件，包括片装电机控制外围设备，可用于三相PWM，以及一个专用电路板上的宏单元，它可以释放70％的CPU资源，以备其他的例如用户界面等任务使用。由于BLDC电机、BLAC电机和采用电流或电压模式的AC感应电机具有多种传感器以及无传感器的电机驱动电路布局，ST公司设计的这种IC单元，可以与上述各种电路布局相匹配。ST公司称，他们的开发套件包括友好的用户界面，可以使工程师很容易地设定各种不同的电机控制参数，此外还有一个12V直流到240V交流的1000W的变压器。开发套件里有完整的设计工具：内置的可擦除式内存刻录器，片装的低成本调试工具和调试界面，这样，工程师就可以开发他们产品中的电机控制和非电机控制部分了。

　　ST Microelectronics ST7MC
　　价格：以10,000块购买，单价$2.86
　　ST7MC 开发套件（$695）
　　http://rbi.ims.ca/3854-568
　　6.具有RAM的32位数字信号控制器

　　TI的TMS320R2811为工程师提供两种技术的组合优点，这两种技术是数字信号处理技术和微控制器外围设备，后者具有32位精度以及为快速执行程序的150MIPS的速度。这种IC具有两个16位的具有比较/PWM功能的事件管理器。20k字节的单独存取RAM（SARAM）允许工程师通过串行接口增加外部存储器。TMS320R2812 eZdsp开发套件使有经验的工程师和新手都能通过简单的方式评估TMS320R2811，以及开发、测试、运行软件。这个开发套件包括内置的USB仿真技术IEEE 1149.1
JTAG控制器，无需额外的仿真器开发工具，就可以对其进行操作。
　　Texas Instruments TMS320R2811
　　价格：以1,000块购买，单价$9.11
　　TMS320R2812 eZdsp(tm) 开发套件（$495）
　　http://rbi.ims.ca/3854-569
　　电机控制IC工具一览
　　以下是上文提及的开发板的关键特性列表

　　1缩写：ACIM（直流感应电机）；BDC（电刷直流电机）；ACIM（无刷直流电机）；SRM（磁阻电动机）；PM（永久磁铁）；SARAM（单独存取RAM）
　　2最高针脚数
　　关于运动控制系统设计的网络资源
　　Microchip公司的AN899，使用PIC18FXX31 MCU的无刷直流电机控制。http://rbi.ims.ca/3854-570
　　Freescales公司的“深入理解56F8300's ADC的说明书，以及如何在应用中获得最佳性能”，描述了模数转换器（ADC）数据页规范的意义、算法，以及通常它们是如何与真实情况下的信号衰减相关的，并提供专门的信息用于改善56F8300's ADC的性能。
　　http://rbi.ims.ca/3854-571
　　International Rectifier “完整的基于编码器的伺服驱动设计平台iMOTIONTM开发系统”参考设计
　　http://rbi.ims.ca/3854-572。
　　Texas Instrument的TMS320C28x DSP系列IC，从软件到传感器和测量设备，以及用于电机控制的第三方算法，更多的文献可以在http://rbi.ims.ca/3854-573获得。

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