为高性能运动控制设计的数字驱动器

      紧凑型的数字驱动器将集成电路和数字放大器结合起来，组成可安装在PCB板上的超紧凑封装。除了先进的伺服和步进电机控制，此类驱动器还可以对S曲线点对点移动、大量通用数字和模拟输入/输出（I/O）以及正弦/余弦和BiSS-C编码器提供支持。除主机网络外，还支持扩展CAN和SPI网络，以支持分层网络体系结构。

 

　　近来，市场上用于精密运动控制的小型电机、控制器和传感器频繁发布。对用于移动机器人、无人机和电池供电应用的运动控制组件的日益增长的需求，推动了这些应用的发展。这些趋势也加速了运动控制技术的发展，使工程师能够建造耗电和噪音更低、占用空间更少的系统。

　　当涉及到电机和放大器尺寸时，对于越来越多的应用来说，通常越小越好，因此在构建使用运动控制的机器时越接近越好。对于那些集成了模拟传感器的系统更是如此。

　　提高运动性能和定位精度

　　原因归结为两个简单的原则：信号传输距离越短，信号也就更清晰、更准确；信号传输距离越短，伺服回路也就可以运行得更快，同时仍然保持安全的相位裕度。这两个因素都会对运动性能产生重大影响，尤其是定位精度。

　　对于一些机器应用，虽然使用传输距离较短的信号，不会带来较明显的性能改进，但使用较小电机的系统，以及使用新一代编码器的系统，例如致力于以纳米甚至皮米为单位测量超高精度的sin/cos编码器，都会显著改善系统的性能。对于需要保持较高的位置或速度控制精度的主轴来讲，快速伺服回路和干净的传感器信号，也会带来明显的差异。

　　这是因为，这些设备完成了与机器控制功能相关的所有繁重工作。它们可以运行用户应用程序代码，生成运动轨迹，处理伺服定位，并利用板载放大器驱动电机。这些设备还提供多种接口，如串行、CAN和以太网。最重要的是，它们体积很小，只有3到5厘米。

　　虽然不是新产品，但在过去10年中，安装在PCB板上的运动控制模块，在功率输出增加的同时，其尺寸在不断缩小。由于便利性，这些设备将继续存在，未来尺寸会继续缩小，功能也会继续扩展。

　　最后，也许小型化控制的最大影响是它允许重新组织机器结构。从集中式运动转向本地/嵌入式运动的转变，带来了更好的信号完整性、更快的伺服回路、更少的EMI、更高的可靠性和更低的成本。

　　移动和微型运动控制应用

　　由于对患者治疗设备、移动诊断设备和电池驱动医疗设备的需求，移动和便携式运动控制应用正在迅速普及。设计工程师被要求去建造占用更少空间、使用更少电力而仍能提供更高性能的系统。

　　有些设计工程师使用即插即用设备来构建特定于应用的运动控制板，他们的任务更多的是互连，而不是实际的电路设计。尽管由IC设计的完整运动板，通常需要10层以上的PCB和严格的数字和模拟设计技能，而即插即用运动控制模块构建的板通常是2层或最多4层，设计任务侧重于选择连接器和指定板的外形尺寸。

　　使用这些一体化设备，构建完全定制的电路板就轻而易举；一个简单的 2 层或 4 层互连板，可以连接多个驱动器。