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淺析無刷電機控制器的電路及基本原理

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隨著運動控制理論的發展和高性能運動控制的要求,一般的單片或雙片微控制器不能夠滿足復雜而智能的運動控制系統,促使一些大型廠商紛紛推出性能更加優越的DSP芯片電機控制器

 

構成無刷電機控制器,除了微控制器外還需要專用門陣列組合,以及響應的存儲器和外圍芯片,這就使得芯片數量增加,軟件復雜,價格提高。針對這個問題,美國ADI公司和TI公司相繼研制成功了以DSP為內核的集成電機控制芯片。這些控制器不但具有高速信號處理和數字控制功能所必需的體系結構特點,而且使價格大大降低、體積縮小、結構緊湊、使用便捷、可靠性提高。目前DSP的最大速度可達20~40MIPS(百萬條指令/s)以上,指令執行時間或完成一次動作的時間快達幾十納秒,它和普通的MCU相比,運算及處理能力強10~50倍,確保系統有更優越的控制性能。

 

無刷電機控制器

無刷電機控制器


TMS320LF2407A是TI公司TMS320C24x系列中功能最強的一款DSP,該芯片與同系列其他DSP相比,有如下一些特點:

1)采用高性能靜態CM0S技術,供電電壓降為3.3V,減少控制器的功耗,40MIPS的執行速度使得指令周期縮短到25ns(40MHz),從而提高了無刷電機控制器的實時控制能力。

2)片內高達32K字的FLASH程序存儲器,高達1.5K字的數據/程序RAM,544字雙端口RAM(DRRAM)和2K字的單口RAM(SARAM)。

3)兩個事件管理器模塊EVA和EVB,每個包括兩個16位通用定時器和8個16位的脈寬調制(PWM)通道。它們能夠實現:三相反相控制;PWM對稱和非對稱波形;當外部引腳PDPINTx出現低電平時,快速關閉PWM通道;可編程的PWM死區控制以防止上下橋臂同時輸出觸發脈沖;3個捕獲單元;片內光電編碼器接口電路;16通道A/D轉換器。事件管理器模塊適用于控制交流感應電機、無刷電機、開關磁阻電機、步進電機、多極電機和逆變器

4)可擴展的外部程序存儲器,總共192K字;64K字程序存儲器空間;64K字數據存儲器空間;64K字I/O尋址空間。

5)看門狗定時器模塊(WDT)。

6)10位A/D轉換器,最小轉換時間為500ns,可選擇兩個事件管理器來觸發的兩個8通道輸入A/D轉換器或一個16位通道輸入的A/D轉換器。

7)控制器局域網(CAN)2.0B模塊。

8)串行通信接口(SCI)。

9)16位的串行外設接口(SPI)。

10)基于鎖相環的時鐘發生器。

11)高達40個可單獨編程或復用的通用輸入/輸出引腳(GPIO)。

12)5個外部中斷(電機驅動保護、復位和兩個可屏蔽中斷)。

13)電源管理包括3種低功耗模式,并且能獨立將外設器件轉為低功耗模式。

 

這些卓越的性能特性使數字信號控制器成為需要更高精確度、更快轉速或無傳感器控制的無刷電機控制器應用領域的理想解決方案。



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