伺服控制芯片TMC4671性能概述

(相關資料圖)

使用TMC4671伺服控制芯片可以加速設計伺服控制器。

TMC4671是一款完全集成伺服控制芯片，為直流無刷電機、永磁同步電機、2相步進電機、直流有刷電機和音圈電機提供磁場定向控制。

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，適用于各種伺服應用。

TMC4671旨在快速縮短高性能伺服控制器的上市時間，同時最大限度提高驅動效率和動態性能。通過硬件中的所有時間關鍵計算，開發動態伺服控制器僅需要幾行代碼。

它具有高達100kHz的開關頻率和控制器更新速率，并具有濾波和插值功能，如數字霍爾信號插值，以實現更順暢的操作。該集成電路可以與各類編碼器協同工作：從A/B/Z增量式簡單的數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ADC，TMC4671非常適合用于隔離式delta-sigma前端。

圖2. 系統框圖

功能簡介：

伺服控制芯片、空間磁場矢量控制（FOC）

轉矩控制（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：模擬和數字霍爾、模擬和數字編碼器

支持三相直流無刷伺服和永磁同步伺服電機、2相步進伺服電機、直流有刷和音圈電機

先進的PWM引擎（25KHz…100KHz）

應用程序SPI+調試（UART、SPI）

脈沖/方向接口

圖3. 硬件框圖

性能描述：

○ 帶有磁場矢量控制（FOC）的伺服控制芯片

轉矩控制模式

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當前電流刷新頻率的倍數配置）

○ 控制功能/ PI控制器

中期結果的輸入和輸出可編程斬波

以積分電路結尾保護所有控制

可編程的電壓循環向導限制器

目標值的前饋補償和前饋摩擦補償

高級前饋控制結構，實現最佳軌跡跟蹤性能

擴展的中斷請求掩蔽選項和限制器狀態寄存器

具有霍爾傳感器或/和最小移動的高級編碼器初始化算法

○ 運動控制和坡形控制

控制結構的梯形速度斜坡

脈沖/方向接口，方便定位

○ 支持的電機種類

直流無刷電機

永磁同步電機

2相步進電機

直流有刷電機

音圈電機

○ 位置反饋

開環位置發生器（可編程的PRM，RPM/S）用于初始化配置

數字增量編碼器（ABN，ABZ 高達5MHz）

第二路數字量編碼器輸入（雙反饋）

數字霍爾輸入接口帶有臨時位置插補功能（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?°）

多圈位置計數器（32位）

目標位置、速度和目標轉矩濾波（雙階）

○ PWM包括SVPWM

可編程的PWM頻率范圍從20KHz100KHzn

可編程的BBM（BrakeBeforeMake）時間（偏低，偏高）0 ns 。 。 。 2.5_s在10ns步驟內和柵極驅動輸入信號

PWM自動調整，用于運動期間改變PWM頻率

○ SPI通訊接口

40位數據長度（1個ReadWrite位+7個地址位+32個數據位）

立即SPI讀取響應（通過單個數據報進行寄存器讀取訪問）

SPI時鐘頻率高達1 MHz（未來版本為8 MHz）

○ TRINAMIC實時監控接口（SPI Master）

通過TRINAMIC的實時監控系統實現實時數據高頻采樣

需要PCB上的單個10針高密度連接器

高級控制器通過頻率響應識別和高級自動調諧支持使用TRINAMIC IDE調整選項

○ UART調試接口

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

簡易寄存器訪問并行于嵌入式用戶應用程序接口（SPI）

○ 供電電壓：5V和3.3V;1.8V的VCC_CORE由內部產生

○ IO電壓：3.3V用于所有的數字（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

○ 時鐘頻率：25MHz（需要外部振蕩器）

○ 封裝：QFN76