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電機控制電路設計

通過將電機專用的軟件硬件整合于運動控制IC中，半導體制造商們正在努力簡化電機運動控制的設計過程。越來越多的制造商開始提供開發(fā)板和工具包，幫助工程師們更快地完成樣品設計和測試。下面列舉了六種最新的產(chǎn)品。
　　1 具有RAM的32位數(shù)字信號控制器

　　Freescale的56F8357復合核心綜合了數(shù)字信號處理器（DSP）高性能的特點以及微處理器（MCU）易編程的特點。這個器件也整合了電機控制的專用外圍設備，包括兩個六通道脈寬調(diào)制模塊（PWM）。通過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間里完成電機控制的設計。MC56F8357EVM評估模塊采用了增強JTAG界面，用于主計算機通過并行電纜發(fā)送命令，這樣就可以實現(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、內(nèi)存轉儲、RAM或Flash編程對象、緩存追蹤以及實時數(shù)據(jù)交換。

　　Freescale 半導體 56F8357
　　價格：以1,000塊購買，單價$17.92
　　MC56F8357EVM評估模塊（$299）
　　http://rbi.

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

　　IRMCK201在硬件中實現(xiàn)了運動控制外圍功能，包括脈寬調(diào)制（PWM），編碼計算電路和電流傳感界面，此外還包括完整的電場方向控制算法和速度控制算法。而通常，這些任務是由軟件完成的，需要開發(fā)上千行代碼。邏輯硬件中還包括一個用于執(zhí)行閉環(huán)速度控制和閉環(huán)電流控制的同步執(zhí)行機構。IRMCS2031開發(fā)系統(tǒng)為工程師提供IRMCK201的高電壓IC門驅動器和電流傳感，以及在最新模塊包中用于驅動一個一馬力電機的IGBT。通過采用一個稱為ServoDesigner的簡化的圖形用戶界面（GUI），IR方案大大減少了軟件開發(fā)時間。

　　International Rectifier IRMCK201
　　價格：以10,000塊購買，單價$8.75
　　IRMCS2031 iMOTION(tm)開發(fā)套件（$1,999）
　　http://rbi.ims.ca/3854-565
　　3 運動處理器

　　PMD公司的Magellan IC是一種具有可編程功能的IC，它和一個微處理器或一臺主機同時使用，通過并行總線或串行總線或CANBus界面進行通訊。主機發(fā)出的高級別C或C++命令傳到運動IC之后，轉換成專門用于實現(xiàn)平穩(wěn)精確運動的控制序列。此IC提供普通運動控制卡所具有的完整功能，包括積分編碼輸入、整流、（轉距）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的開發(fā)套件，你不僅可以獲得你想要采用的運動IC的工作樣本，還可以獲得一個系統(tǒng)，它可以讓你捕捉運動數(shù)據(jù)，評估不同的伺服參數(shù)和圖形，還可以對你的硬件性能進行實驗?！盤MD公司表示，估計這一開發(fā)套件相當于節(jié)省了六個月或更多的項目開發(fā)時間。

　　Performance Motion Devices (PMD)
　　Magellan MC58420
　　價格：以10,000塊購買，單價$14.75
　　開發(fā)套件（$995）
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　　4 采用納瓦特技術的可擦除式微控制器

　　為了給電機控制設計經(jīng)驗不足的工程師提供一個起點，8位MCU PIC18F4431以三個特殊的電機控制模塊為特征：（1）動力控制模塊，（2）運動反饋模塊，以及（3）高速A/D轉換器。這種組合允許用戶驅動三相和/或四相電機，并且這種驅動具有精確的速度和位置追蹤特性，以及多達每秒200k樣本的轉換速率。為PIC18Fxx31系列IC使用的PICDEM MC開發(fā)板，為用戶提供了評估以及開發(fā)AC和DC電機控制應用的能力。此開發(fā)板具有電機控制圖形用戶界面（MC-GUI），可以提供快速而簡單的方法來配置和監(jiān)控電機和系統(tǒng)參數(shù)。

　　Microchip Technology PIC18F4431
　　價格：以10,000塊購買，單價$5.20
　　PICDEM MC開發(fā)板（$299）
　　http://rbi.ims.ca/3854-567
　　5 用于三相無刷電機控制的8位MCU

　　ST7MC整合了很多模擬和數(shù)字電機驅動組件，包括片裝電機控制外圍設備，可用于三相PWM，以及一個專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使用。由于BLDC電機、BLAC電機和采用電流或電壓模式的AC感應電機具有多種傳感器以及無傳感器的電機驅動電路布局，ST公司設計的這種IC單元，可以與上述各種電路布局相匹配。ST公司稱，他們的開發(fā)套件包括友好的用戶界面，可
以使工程師很容易地設定各種不同的電機控制參數(shù)，此外還有一個12V直流到240V交流的1000W的變壓器。開發(fā)套件里有完整的設計工具：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，工程師就可以開發(fā)他們產(chǎn)品中的電機控制和非電機控制部分了。

　　ST Microelectronics ST7MC
　　價格：以10,000塊購買，單價$2.86
　　ST7MC 開發(fā)套件（$695）
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　　6.具有RAM的32位數(shù)字信號控制器

　　TI的TMS320R2811為工程師提供兩種技術的組合優(yōu)點，這兩種技術是數(shù)字信號處理技術和微控制器外圍設備，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16位的具有比較/PWM功能的事件管理器。20k字節(jié)的單獨存取RAM（SARAM）允許工程師通過串行接口增加外部存儲器。TMS320R2812 eZdsp開發(fā)套件使有經(jīng)驗的工程師和新手都能通過簡單的方式評估TMS320R2811，以及開發(fā)、測試、運行軟件。這個開發(fā)套件包括內(nèi)置的USB 仿真技術IEEE 1149.1

JTAG控制器，無需額外的仿真器開發(fā)工具，就可以對其進行操作。
　　Texas Instruments TMS320R2811
　　價格：以1,000塊購買，單價$9.11
　　TMS320R2812 eZdsp(tm) 開發(fā)套件（$495）
　　http://rbi.ims.ca/3854-569

　　電機控制IC工具一覽
　　以下是上文提及的開發(fā)板的關鍵特性列表

　　1縮寫：ACIM（直流感應電機）；BDC（電刷直流電機）；ACIM（無刷直流電機）；SRM（磁阻電動機）；PM（永久磁鐵）；SARAM（單獨存取RAM）
　　2最高針腳數(shù)

　　關于運動控制系統(tǒng)設計的網(wǎng)絡資源
　　Microchip公司的AN899，使用PIC18FXX31 MCU的無刷直流電機控制。http://rbi.ims.ca/3854-570
　　Freescales公司的“深入理解56F8300's ADC的說明書，以及如何在應用中獲得最佳性能”，描述了模數(shù)轉換器（ADC）數(shù)據(jù)頁規(guī)范的意義、算法，以及通常它們是如何與真實情況下的信號衰減相關的，并提供專門的信息用于改善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動設計平臺iMOTIONTM開發(fā)系統(tǒng)”參考設計
　　http://rbi.ims.ca/3854-572。
　　Texas Instrument的TMS320C28x DSP系列IC，從軟件到傳感器和測量設備，以及用于電機控制的第三方算法，更多的文獻可以在http://rbi.ims.ca/3854-573獲得。

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