TMC4671的优缺点与tmc4671原理图一文讲解

电子工程师 2023-07-06 4215

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描述

　　TMC4671的优缺点与tmc4671原理图

　　ADI Trinamic TMC4671专用运动控制器芯片功能强大，那么这里给大家分享一下TMC4671的优缺点与tmc4671原理图。

　TMC4671的优点很多，使用TMC4671伺服控制芯片可以加速设计伺服控制器。Analog Devices Inc.的TMC4671专用运动控制器是一款完全集成的伺服控制器，可为BLDC/PMSM和两相步进电机、以及直流电机和音圈提供磁场定向控制。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可以帮助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。

　　TMC4671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。
而且TMC4671应用非常广泛：

TMC4671的应用

机器人

　　取放机

　　工厂自动化

　　电动交通

　　实验室自动化

　　鼓风机

　　泵

　　TMC4671的特点

　　带磁场定向控制（FOC）的伺服控制器

　　三相PMSM / BLDC，两相步进电动机和单相直流电动机

　　扭矩控制（FOC），速度控制和位置控制

　　集成ΔΣ-ADC前端

　　编码器引擎：霍尔模拟/数字，编码器模拟/数字

　　快速PWM引擎（25kHz 。.. 。. 100kHz）

　　应用程序SPI +调试（UART，SPI）

　　脉冲方向接口（S / D）

　　TMC4671的优缺点

　　TMC4671控制器可在硬件中实现所有控制功能。集成ADC、位置传感器接口、位置插件使功能齐全的ADI TMC4671专用运动控制器适用于广泛的伺服应用。

　　○ 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 （0Â°， 90Â°） or 0Â°， 120Â°， 240Â°）

　　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

tmc4671原理图

adc

tmc4671封装图

adc

tmc4671框图

adc

　　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

　　 adc

　　图3. 硬件框图

adc

　　图2. 系统框图