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電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)

通過(guò)將電機(jī)專(zhuān)用的軟件硬件整合于運(yùn)動(dòng)控制IC中，半導(dǎo)體制造商們正在努力簡(jiǎn)化電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制的設(shè)計(jì)過(guò)程。越來(lái)越多的制造商開(kāi)始提供開(kāi)發(fā)板和工具包，幫助工程師們更快地完成樣品設(shè)計(jì)和測(cè)試。下面列舉了六種最新的產(chǎn)品。
　　1 具有RAM的32位數(shù)字信號(hào)控制器

　　Freescale的56F8357復(fù)合核心綜合了數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）高性能的特點(diǎn)以及微處理器（MCU）易編程的特點(diǎn)。這個(gè)器件也整合了電機(jī)控制的專(zhuān)用外圍設(shè)備，包括兩個(gè)六通道脈寬調(diào)制模塊（PWM）。通過(guò)使用最新的軟件工具，例如Freescale的Processor Expert和PC Master，軟件工程師可以在更短的時(shí)間里完成電機(jī)控制的設(shè)計(jì)。MC56F8357EVM評(píng)估模塊采用了增強(qiáng)JTAG界面，用于主計(jì)算機(jī)通過(guò)并行電纜發(fā)送命令，這樣就可以實(shí)現(xiàn)非入侵式的源代碼調(diào)試。它的功能包括全速執(zhí)行、多重硬件斷點(diǎn)、內(nèi)存轉(zhuǎn)儲(chǔ)、RAM或Flash編程對(duì)象、緩存追蹤以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。

　　Freescale 半導(dǎo)體 56F8357
　　價(jià)格：以1,000塊購(gòu)買(mǎi)，單價(jià)$17.92
　　MC56F8357EVM評(píng)估模塊（$299）
　　http://rbi.

ims.ca/3854-564
　　2.可配置式數(shù)字ac伺服控制IC

　　IRMCK201在硬件中實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)控制外圍功能，包括脈寬調(diào)制（PWM），編碼計(jì)算電路和電流傳感界面，此外還包括完整的電場(chǎng)方向控制算法和速度控制算法。而通常，這些任務(wù)是由軟件完成的，需要開(kāi)發(fā)上千行代碼。邏輯硬件中還包括一個(gè)用于執(zhí)行閉環(huán)速度控制和閉環(huán)電流控制的同步執(zhí)行機(jī)構(gòu)。IRMCS2031開(kāi)發(fā)系統(tǒng)為工程師提供IRMCK201的高電壓IC門(mén)驅(qū)動(dòng)器和電流傳感，以及在最新模塊包中用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)一馬力電機(jī)的IGBT。通過(guò)采用一個(gè)稱(chēng)為ServoDesigner的簡(jiǎn)化的圖形用戶界面（GUI），IR方案大大減少了軟件開(kāi)發(fā)時(shí)間。

　　International Rectifier IRMCK201
　　價(jià)格：以10,000塊購(gòu)買(mǎi)，單價(jià)$8.75
　　IRMCS2031 iMOTION(tm)開(kāi)發(fā)套件（$1,999）
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　　3 運(yùn)動(dòng)處理器

　　PMD公司的Magellan IC是一種具有可編程功能的IC，它和一個(gè)微處理器或一臺(tái)主機(jī)同時(shí)使用，通過(guò)并行總線或串行總線或CANBus界面進(jìn)行通訊。主機(jī)發(fā)出的高級(jí)別C或C++命令傳到運(yùn)動(dòng)IC之后，轉(zhuǎn)換成專(zhuān)門(mén)用于實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)精確運(yùn)動(dòng)的控制序列。此IC提供普通運(yùn)動(dòng)控制卡所具有的完整功能，包括積分編碼輸入、整流、（轉(zhuǎn)距）斷面生成、伺服閉環(huán)、脈沖以及方向生成。Chuck Lewin主席解釋到：“采用Magellan的開(kāi)發(fā)套件，你不僅可以獲得你想要采用的運(yùn)動(dòng)IC的工作樣本，還可以獲得一個(gè)系統(tǒng)，它可以讓你捕捉運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，評(píng)估不同的伺服參數(shù)和圖形，還可以對(duì)你的硬件性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?！盤(pán)MD公司表示，估計(jì)這一開(kāi)發(fā)套件相當(dāng)于節(jié)省了六個(gè)月或更多的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)時(shí)間。

　　Performance Motion Devices (PMD)
　　Magellan MC58420
　　價(jià)格：以10,000塊購(gòu)買(mǎi)，單價(jià)$14.75
　　開(kāi)發(fā)套件（$995）
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　　4 采用納瓦特技術(shù)的可擦除式微控制器

　　為了給電機(jī)控制設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足的工程師提供一個(gè)起點(diǎn)，8位MCU PIC18F4431以三個(gè)特殊的電機(jī)控制模塊為特征：（1）動(dòng)力控制模塊，（2）運(yùn)動(dòng)反饋模塊，以及（3）高速A/D轉(zhuǎn)換器。這種組合允許用戶驅(qū)動(dòng)三相和/或四相電機(jī)，并且這種驅(qū)動(dòng)具有精確的速度和位置追蹤特性，以及多達(dá)每秒200k樣本的轉(zhuǎn)換速率。為PIC18Fxx31系列IC使用的PICDEM MC開(kāi)發(fā)板，為用戶提供了評(píng)估以及開(kāi)發(fā)AC和DC電機(jī)控制應(yīng)用的能力。此開(kāi)發(fā)板具有電機(jī)控制圖形用戶界面（MC-GUI），可以提供快速而簡(jiǎn)單的方法來(lái)配置和監(jiān)控電機(jī)和系統(tǒng)參數(shù)。

　　Microchip Technology PIC18F4431
　　價(jià)格：以10,000塊購(gòu)買(mǎi)，單價(jià)$5.20
　　PICDEM MC開(kāi)發(fā)板（$299）
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　　5 用于三相無(wú)刷電機(jī)控制的8位MCU

　　ST7MC整合了很多模擬和數(shù)字電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件，包括片裝電機(jī)控制外圍設(shè)備，可用于三相PWM，以及一個(gè)專(zhuān)用電路板上的宏單元，它可以釋放70％的CPU資源，以備其他的例如用戶界面等任務(wù)使用。由于BLDC電機(jī)、BLAC電機(jī)和采用電流或電壓模式的AC感應(yīng)電機(jī)具有多種傳感器以及無(wú)傳感器的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路布局，ST公司設(shè)計(jì)的這種IC單元，可以與上述各種電路布局相匹配。ST公司稱(chēng)，他們的開(kāi)發(fā)套件包括友好的用戶界面，可
以使工程師很容易地設(shè)定各種不同的電機(jī)控制參數(shù)，此外還有一個(gè)12V直流到240V交流的1000W的變壓器。開(kāi)發(fā)套件里有完整的設(shè)計(jì)工具：內(nèi)置的可擦除式內(nèi)存刻錄器，片裝的低成本調(diào)試工具和調(diào)試界面，這樣，工程師就可以開(kāi)發(fā)他們產(chǎn)品中的電機(jī)控制和非電機(jī)控制部分了。

　　ST Microelectronics ST7MC
　　價(jià)格：以10,000塊購(gòu)買(mǎi)，單價(jià)$2.86
　　ST7MC 開(kāi)發(fā)套件（$695）
　　http://rbi.ims.ca/3854-568
　　6.具有RAM的32位數(shù)字信號(hào)控制器

　　TI的TMS320R2811為工程師提供兩種技術(shù)的組合優(yōu)點(diǎn)，這兩種技術(shù)是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和微控制器外圍設(shè)備，后者具有32位精度以及為快速執(zhí)行程序的150MIPS的速度。這種IC具有兩個(gè)16位的具有比較/PWM功能的事件管理器。20k字節(jié)的單獨(dú)存取RAM（SARAM）允許工程師通過(guò)串行接口增加外部存儲(chǔ)器。TMS320R2812 eZdsp開(kāi)發(fā)套件使有經(jīng)驗(yàn)的工程師和新手都能通過(guò)簡(jiǎn)單的方式評(píng)估TMS320R2811，以及開(kāi)發(fā)、測(cè)試、運(yùn)行軟件。這個(gè)開(kāi)發(fā)套件包括內(nèi)置的USB 仿真技術(shù)IEEE 1149.1

JTAG控制器，無(wú)需額外的仿真器開(kāi)發(fā)工具，就可以對(duì)其進(jìn)行操作。
　　Texas Instruments TMS320R2811
　　價(jià)格：以1,000塊購(gòu)買(mǎi)，單價(jià)$9.11
　　TMS320R2812 eZdsp(tm) 開(kāi)發(fā)套件（$495）
　　http://rbi.ims.ca/3854-569

　　電機(jī)控制IC工具一覽
　　以下是上文提及的開(kāi)發(fā)板的關(guān)鍵特性列表

　　1縮寫(xiě)：ACIM（直流感應(yīng)電機(jī)）；BDC（電刷直流電機(jī)）；ACIM（無(wú)刷直流電機(jī)）；SRM（磁阻電動(dòng)機(jī)）；PM（永久磁鐵）；SARAM（單獨(dú)存取RAM）
　　2最高針腳數(shù)

　　關(guān)于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)資源
　　Microchip公司的AN899，使用PIC18FXX31 MCU的無(wú)刷直流電機(jī)控制。http://rbi.ims.ca/3854-570
　　Freescales公司的“深入理解56F8300's ADC的說(shuō)明書(shū)，以及如何在應(yīng)用中獲得最佳性能”，描述了模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）數(shù)據(jù)頁(yè)規(guī)范的意義、算法，以及通常它們是如何與真實(shí)情況下的信號(hào)衰減相關(guān)的，并提供專(zhuān)門(mén)的信息用于改善56F8300's ADC的性能。
　　http://rbi.ims.ca/3854-571
　　International Rectifier “完整的基于編碼器的伺服驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)平臺(tái)iMOTIONTM開(kāi)發(fā)系統(tǒng)”參考設(shè)計(jì)
　　http://rbi.ims.ca/3854-572。
　　Texas Instrument的TMS320C28x DSP系列IC，從軟件到傳感器和測(cè)量設(shè)備，以及用于電機(jī)控制的第三方算法，更多的文獻(xiàn)可以在http://rbi.ims.ca/3854-573獲得。

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