伺服控制芯片TMC4671性能概述

(相关资料图)

使用TMC4671伺服控制芯片可以加速设计伺服控制器。

TMC4671是一款完全集成伺服控制芯片，为直流无刷电机、永磁同步电机、2相步进电机、直流有刷电机和音圈电机提供磁场定向控制。

所有的控制功能都被集成在硬件上。集成了ADCs、位置传感器接口、位置差值器，该款功能齐全的伺服控制器，适用于各种伺服应用。

TMC4671旨在快速缩短高性能伺服控制器的上市时间，同时最大限度提高驱动效率和动态性能。通过硬件中的所有时间关键计算，开发动态伺服控制器仅需要几行代码。

它具有高达100kHz的开关频率和控制器更新速率，并具有滤波和插值功能，如数字霍尔信号插值，以实现更顺畅的操作。该集成电路可以与各类编码器协同工作：从A/B/Z增量式简单的数字或模拟霍尔传感器到高分辨率正弦/余弦模拟编码器。传感器可灵活地映射为位置和速度控制回路的输入。凭借其delta-sigma电流检测ADC，TMC4671非常适合用于隔离式delta-sigma前端。

图2. 系统框图

功能简介：

伺服控制芯片、空间磁场矢量控制（FOC）

转矩控制（FOC）、速度控制、位置控制

前馈控制输入

集成ADCs、前端△∑ADCs

编码器引擎：模拟和数字霍尔、模拟和数字编码器

支持三相直流无刷伺服和永磁同步伺服电机、2相步进伺服电机、直流有刷和音圈电机

先进的PWM引擎（25KHz…100KHz）

应用程序SPI+调试（UART、SPI）

脉冲/方向接口

图3. 硬件框图

性能描述：

○ 带有磁场矢量控制（FOC）的伺服控制芯片

转矩控制模式

速度控制模式

位置控制模式

电流控制刷新频率和最大的PWM频率为100KHz （速度和位置控制的刷新频率可以根据当前电流刷新频率的倍数配置）

○ 控制功能/ PI控制器

中期结果的输入和输出可编程斩波

以积分电路结尾保护所有控制

可编程的电压循环向导限制器

目标值的前馈补偿和前馈摩擦补偿

高级前馈控制结构，实现最佳轨迹跟踪性能

扩展的中断请求掩蔽选项和限制器状态寄存器

具有霍尔传感器或/和最小移动的高级编码器初始化算法

○ 运动控制和坡形控制

控制结构的梯形速度斜坡

脉冲/方向接口，方便定位

○ 支持的电机种类

直流无刷电机

永磁同步电机

2相步进电机

直流有刷电机

音圈电机

○ 位置反馈

开环位置发生器（可编程的PRM，RPM/S）用于初始化配置

数字增量编码器（ABN，ABZ 高达5MHz）

第二路数字量编码器输入（双反馈）

数字霍尔输入接口带有临时位置插补功能（H1， H2， H3 resp. HU， HV ， HW）

模拟量编码器/模拟量霍尔输入接口（SinCos （0°， 90°） or0°， 120°， 240°）

多圈位置计数器（32位）

目标位置、速度和目标转矩滤波（双阶）

○ PWM包括SVPWM

可编程的PWM频率范围从20KHz100KHzn

可编程的BBM（BrakeBeforeMake）时间（偏低，偏高）0 ns 。 。 。 2.5_s在10ns步骤内和栅极驱动输入信号

PWM自动调整，用于运动期间改变PWM频率

○ SPI通讯接口

40位数据长度（1个ReadWrite位+7个地址位+32个数据位）

立即SPI读取响应（通过单个数据报进行寄存器读取访问）

SPI时钟频率高达1 MHz（未来版本为8 MHz）

○ TRINAMIC实时监控接口（SPI Master）

通过TRINAMIC的实时监控系统实现实时数据高频采样

需要PCB上的单个10针高密度连接器

高级控制器通过频率响应识别和高级自动调谐支持使用TRINAMIC IDE调整选项

○ UART调试接口

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

简易寄存器访问并行于嵌入式用户应用程序接口（SPI）

○ 供电电压：5V和3.3V;1.8V的VCC_CORE由内部产生

○ IO电压：3.3V用于所有的数字（可由VCCIO选择提供）；5V插分模拟量输入范围，3V为单端输入范围

○ 时钟频率：25MHz（需要外部振荡器）

○ 封装：QFN76