對于很多工業(yè)應(yīng)用，從簡單的X-Y工作臺(tái)到復(fù)雜的機(jī)器人技術(shù)以及安全實(shí)施，高效的運(yùn)動(dòng)控制都非常關(guān)鍵。多年以來，這些功能中設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)和控制電路的方式基本未變。硬件架構(gòu)一般包括一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的微控制器或DSP、提供解碼器輸入和電機(jī)輸出的定制邏輯電路、一組模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（ADC和DAC）、以及用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子和定子電流的模擬電路（對于步進(jìn)電機(jī)，一般是一個(gè)H橋FET布局）。
這份很長的集成電路和分離器件清單無疑很全面：此類系統(tǒng)經(jīng)常需要一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口（例如RS-485或CAN）協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)與其它系統(tǒng)動(dòng)作。并且，這種系統(tǒng)還需要外部存儲(chǔ)器來設(shè)置和存儲(chǔ)各種參數(shù)。它還帶來沉重的軟件開銷：這包括從生成所需驅(qū)動(dòng)波形的低層代碼到故障診斷等較高層控制與監(jiān)視功能的各種開銷。
最近，電機(jī)和控制器制造商們已開始生產(chǎn)更多集成標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。使用PCB或混合互聯(lián)技術(shù)，所有必需的分離式元件都被組合在一起：整個(gè)主板（或模塊）或者是單獨(dú)提供，或者與電機(jī)集成到一起銷售。
雖然這種次組裝在高電流（幾安培）、多相步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用中有其價(jià)值，但它們?nèi)砸笙喈?dāng)高的編程知識(shí)，并且不適用于空間和成本構(gòu)成重要問題的應(yīng)用，尤其是電流要求比較低的情況。
單芯片解決方案
因此，半導(dǎo)體供應(yīng)商已將目光轉(zhuǎn)向開發(fā)單芯片解決方案，以期取代大部分（有些情況下是全部）電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。這些器件的生產(chǎn)一直非常有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗鼈儗?shù)字邏輯電路、高壓開關(guān)和模擬功能結(jié)合在了一起。只有用成熟、經(jīng)過驗(yàn)證的混合信號處理工藝（比如AMIS I2T、I3T和C5x）的制造商，才有望成功生產(chǎn)這種集成電路。
這些亞微型工藝能在同一襯底上將高壓操作、很大的電源范圍、數(shù)字邏輯電路和精密模擬電路結(jié)合起來。正是這種集成能力，讓AMIS得以推出業(yè)內(nèi)首個(gè)帶有LIN接口的單芯片微步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，這也是AMIS-3062x系列特定應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(ASSP)的一部分。由于使用高級混合信號工藝，才能將總線連接、位置控制、控制電路和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器集成于單一封裝，使這些器件位于技術(shù)的前沿成為可能。
作為最新技術(shù)的一個(gè)范例，圖1提供了AMIS-30623的框圖。這個(gè)集成電路的核心是一個(gè)數(shù)字運(yùn)動(dòng)控制器和一個(gè)H橋布局的50mA至800mA雙極兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。這種驅(qū)動(dòng)器提供微步進(jìn)操作，因此不再需要在速度、噪聲和共振導(dǎo)致的失步之間進(jìn)行權(quán)衡。運(yùn)動(dòng)控制器提供可編程峰值電流，采用20kHz PWM電流控制方案。它還集成了系統(tǒng)通訊接口，有LIN或I2C接口可供選擇。
這些設(shè)備的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)就是，所有針對應(yīng)用的運(yùn)動(dòng)控制功能都是在廠內(nèi)進(jìn)行預(yù)編程的。反之，這也明顯減少了工程師要求的編碼工作。實(shí)際上，對于選擇這種設(shè)備的設(shè)計(jì)人員而言，首要標(biāo)準(zhǔn)往往是易于使用和編程。因此，開發(fā)與評估工具和硬件同等重要。AMIS EVK-3062x（圖2）等評估工具包內(nèi)包含了通過USB和LIN或I2C將控制器連接到個(gè)人電腦所需的全部工具。該工具包能夠?qū)崿F(xiàn)對這一系列四種設(shè)備中任何一種基于GUI或腳本的控制。
開發(fā)階段的靈活性是縮短開發(fā)時(shí)間的關(guān)鍵。出于同一原因，設(shè)計(jì)人員在選擇運(yùn)動(dòng)控制器時(shí)非常重視眾多的存儲(chǔ)器選件。特別是設(shè)備的閃存版本，它允許在開發(fā)應(yīng)用及之后測試和調(diào)試軟件時(shí)進(jìn)行再編程。這顯著加快了設(shè)計(jì)更迭的速度。
接口選件
從系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度來說，通信接口選件也很關(guān)鍵，常見的兩種是LIN和I2C。LIN特別適于實(shí)現(xiàn)總線型架構(gòu)。在包括汽車工業(yè)在內(nèi)的遠(yuǎn)程或分布式應(yīng)用中，這種架構(gòu)可以減少布線和改善EMC性能。配有I2C的設(shè)備更適合在獨(dú)立PCB上與本地微處理器一起用作外圍設(shè)備。
設(shè)計(jì)師認(rèn)為最合適的接口，將被用于將高水平位置的指令傳遞到電機(jī)控制芯片，該芯片是主驅(qū)動(dòng)器或控制器的有力部件。在發(fā)送指令之外，主驅(qū)動(dòng)器或控制器能向設(shè)備詢問狀態(tài)信息，比如實(shí)際位置和錯(cuò)誤標(biāo)記：接口還能用于設(shè)定運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)，比如微步進(jìn)分辨率、運(yùn)行電流、保持電流、加速度和減速度，這些通常更多的是保留在一次性可編程存儲(chǔ)器中。
轉(zhuǎn)載請注明出處。
相關(guān)文章
熱門資訊
精彩導(dǎo)讀
關(guān)注我們
