ADI电机运动控制解决方案 驱动智能运动新时代

跟着产业主动化、智能制作跟物联网的开展，市场对活动把持处理计划的需要连续增加。作为驱念头械活动的要害技巧，电机跟活动把持体系被普遍利用于产业主动化、呆板人、花费电子、医疗装备、主动驾驶以及智能家居等多个行业。据市场调研公司GMI猜测，2023年，寰球活动把持市场的范围约为203亿美元；市场估计在2024至2032年时期的复合年增加率（CAGR）为5.5%，2032年，市场范围估计到达334亿美元。本文援用地点：电机跟活动把持是古代产业跟技巧利用的中心范畴。ADI领有业界当先的电机跟活动把持产物，旨在将数字信息完善地转换为物理活动，使产业4.0可能在进步呆板人、主动化、医疗假肢、3D打印等利用中施展感化。从底层芯片到上位模块，ADI可供给全方位的处理计划，并且产物组合非常普遍，包含电机、编码器、电机把持IC跟模块，可进步智能活动体系的效力、缩小物理尺寸，并收缩上市时光。步进电机（Step Motor）步进电机是一种可能将电脉冲旌旗灯号转换成准确角位移的电念头，平日由定子跟转子两局部构成。定子上有绕组，转子上有齿，经由过程把持定子绕组的通电次序，电性能够以牢固的步进角度逐渐扭转。步进电机经由过程将电能转化为机器能，能够经由过程准确跟可猜测的方法把持活动，因而普遍利用于须要准确定位跟速率把持的场所。依据构造跟任务道理，步进电机可分为多品种型，包含：永磁式步进电机（PM）、可变磁阻步进电机（VR）跟混杂式步进电机（HB）。每品种型都有其奇特的特色跟利用场景。依照驱动方法的差别，也能够分为双极性跟单极性步进电机。抉择适合的步进电机范例，取决于详细的利用需要，包含精度、转矩、速率跟本钱等要素。步进电机的任务道理是经由过程电机线圈发送电流，发生电磁场，迫使磁性转子进入所需地位。这能够应用附加电流状况，以全步、半步或更小的微步来实现。微步进可进步步进电机利用的精度、扭矩、动力效力跟腻滑度，同时增加步进消耗、振动跟噪声。步进电机驱动器可经由过程将全步细分红更小的微步，以便应用正弦电流波形停止把持，从而实现极高精度跟腻滑度的活动。ADI Trinamic™技巧将每一个全步细分红最多256个微步，让数字信息转化为腻滑的物理活动。由此发生的电流把持计划可增加噪声跟振动，同时进步可实现的扭矩跟精度。步进电机是耐用型开环电机，是独一在开环情形下既能够准确的把持地位，又能够准确地实现速率的一类电机。与其余电机比拟存在多方面的上风，比方低速跟运动状况时存在高扭矩、边沿定位偏差不会累积、对启动/结束呼应杰出、存在本钱效益且易于应用。当须要准确牢靠的开环定位时，步进电机就是优先抉择。针对ADI的步进电机驱动器产物，寰球排名前线的电子元器件受权代办商WT文晔科技联合以后市场，重点推举一款效力跟空间都优于市场同级产物的静音步进电机驱动器 TMC5240。TMC5240是一款智能高机能步进电机把持器跟驱动器IC，存在串行通讯接口（SPI、UART）跟普遍的诊断功效。它联合了机动的、经由加减速度优化的斜坡产生器（用于主动目的定位）跟业界开始进的步进电机驱动器（基于256步内置索引器跟两个完整集成的36V、3.0A（最年夜） H桥以及非耗散集成电流感到（ICS）。该把持器效力约为现在市场其余计划的两倍，空间方面高度集成（节俭60%+），领有出色的电流把持跟活动把持。ADI进步的 StealthChop2 斩波器可确保确保到达业界极低的噪声程度，并确保效力跟扭矩。高集成度、高能效跟小尺寸使体系小型化跟可扩大，从而实现经济高效的处理计划。完全的处理计划年夜年夜下降了利用开辟者的进修曲线，同时供给了比同类竞品更优良的机能表示。伺服电机（BLDC/PMSM/DC Servo Controller）伺服电机是一种可能准确把持角度、速率跟地位的电念头，普遍利用于须要高精度活动把持的范畴。伺服电机与伺服把持器（Servo Controller）协同任务，构成闭环把持体系，经由过程伺服把持体系接受指令旌旗灯号，并将其转化为电机轴的活动，以实现准确的定位跟速率把持。伺服电机把持器来把持伺服电机，该体系普遍利用于须要准确地位、速率跟力矩把持的范畴，如产业主动化、呆板人、数控机床、医疗装备跟主动化出产线。与步进电机把持器差别的是，伺服把持器的中心功效是实现闭环把持（Closed-loop Control）。本次先容的伺服把持器重要包括无刷直流电机（BLDC）、永磁同步电机（PMSM）以及直流电机伺服把持器。起首，无刷直流电机伺服把持器经由过程电子换向技巧跟闭环把持体系来实现对BLDC电机的准确把持，普遍利用于须要高精度、高效力跟高呼应速率的利用场景，如产业主动化、呆板人技巧跟精细仪器；PMSM/DC伺服把持器的中心也在于实现对电机的闭环把持，以到达对地位、速率跟力矩的准确把控，因而同样用于该场景。依据市场表示，文晔重点推举一款为BLDC/PMSM、2相步进电机以及直流电机跟音圈供给磁场定向把持（FOC）的业界完整集成的伺服把持器 TMC4671。全部把持功效均在硬件中实现，集成的ADC、地位传感器接口、地位插值器使全功效伺服把持器可能实用于种种伺服利用，比方呆板人、拾放机、工场主动化、电动汽车等。ADI TMC4671是公用于活动把持器功效强盛的芯片，能够极年夜限制进步驱动效力跟静态机能，并且经由过程硬件中的全部时光要害盘算，开辟静态伺服把持器仅须要多少行代码，因而能疾速收缩高机能伺服把持器的上市时光。TMC4671存在高达100kHz的开关频率跟把持器更新速度，并存在滤波跟插值功效，如数字霍尔旌旗灯号插值，以实现更顺畅的操纵。该集成电路能够与各种编码器协同任务，从A/B/Z增量式简略的数字或模仿霍尔传感器到高辨别率正弦/余弦模仿编码器。传感器可机动地映射为地位跟速率把持回路的输入。直流有刷电机（DC Motor）直流有刷电机（Brushed DC Motor）是一种经由过程机器换向器跟电刷来实现电流换向，从而驱动电机转子的电机，由定子（平日是永磁体）跟转子（线圈绕组）构成。它是罕见的电机范例之一，存在构造简略、本钱低跟把持便利等特色，普遍利用于各种小型电开工具、家用电器、玩具跟汽车等范畴。直流有刷电机驱动器担任供给直流有刷电机所需的电流跟电压以把持电机的速率跟偏向，该体系只管面对无刷电机体系的竞争压力，但简略的把持方法、低本钱跟普遍的利用范畴依然使其在市场中盘踞主要位置。将来的开展将会合在进步能效、智能化、微型化、改良EMI/EMC机能以及满意特定市场需要等方面。对此，文晔联合以后市场重点推举ADI的一款超小尺寸单通道有刷电机驱动器处理计划 MAX22201/2/7。该芯片集成一个36V、3.5A峰值全桥，可驱动一个有刷直流电机。全桥存在极低阻抗FET，典范RON（高侧+低侧）为0.3Ω，可实现高驱动效力。3.5A的额外峰值电流受过流维护阈值（OCP）限度。峰值电流界说为驱动器针对长久瞬变可供给的最年夜电流。值得一提的是，该驱动器的最年夜无效值电流（RMS）为2A，平日受散热斟酌要素限度。2ARMS电流值是指尺度JEDEC 4层板在25°C情况温度下失掉的数值。现实最年夜任务电流取决于利用的热特征（PCB接地立体、散热器、透风等）。MAX22201/2/7存在正确的无消耗集成电流检测（ICS）功效跟嵌入式外部电流驱动调理（CDR）电路，用于监测经由过程电机线圈的电流并限度峰值输出电流。当电机电流超越限流阈值时，全桥进入衰减形式并连续牢固的关断时光（tOFF）。对有刷电机驱动利用，电流驱动调理可确保驱动器在畸形前提下或电机启动跟掉速前提下保险牢靠地运转，同时下降体系电源跟电源旁路请求。外部感测电流的缩放正本输出到外部引脚（ISEN）。全部版本均存在过流维护（OCP）、热关断（TSD）跟欠压维护（UVLO）功效。每次检测到毛病前提时，都市激活开漏低电平无效毛病唆使引脚（FAULT）。该器件采取小型TDFN12 3mm x 3mm封装。MAX22201/2/7存在小尺寸封装、高效力并集成正确的电流检测功效，因而十分合适空间跟功耗敏感型利用，比方有刷直流电机驱动、锁闭阀跟电磁阀以及单相步进电机驱动。H桥驱动器（H-Bridge Driver）H桥驱动器（H-Bridge Driver）是一种电路设置，用于把持直流电机的偏向跟速率。它应用四个开关（平日是晶体管或MOSFET）以“桥”的情势衔接，容许电流在两个偏向下流过电机。H桥驱动器普遍利用于呆板人、电开工具、汽车电动座椅跟产业主动化等范畴。H桥驱动器领有诸多上风，比方能够双向把持电机的正反转，实用于须要频仍变更滚动偏向的利用；能够经由过程脉宽调制（PWM）技巧准确把持电机速率；能够经由过程同时导通对角线的开关使电机疾速结束（短路制动）；另有构造简略、本钱较高等长处。H桥驱动器是一种机动且高效的电机把持处理计划，经由过程公道抉择跟计划能够实现对直流电机的双向把持跟速率调理，进步体系的机能跟牢靠性。WT文晔联合以后市场，重点推举一款存在集成电流检测功效的业界超小65V、3.8A双通道有刷或单通道步进电机驱动器处理计划 MAX22203。MAX22203是一款双通道65V、3.8AMAX H桥驱动器，供给PWM输入跟高精度的电流驱动调理（CDR），集成的CDR能够限度有刷直流电机的启动或结束其电流，或把持步进点击操纵的相电流。每个H桥都能够独自把持，而且存在0.3Ω的超低典范RON（高侧+低侧），可实现高驱动效力跟低发烧。MAX22203可用于驱动两个有刷直流电机或单个步进电机。电桥输出电流由无消耗集成电流检测（ICS）功效停止检测，无需应用体积较年夜的外部功率电阻（对此功效平日是须要的），并与可设置的阈值电流（ITRIP）停止比拟。经由过程将外部电阻衔接到引脚REFA跟REFB，能够为两个全桥自力设置ITRIP阈值。每个H桥的最年夜输出电流为IMAX = 3.8A，并受过流维护（OCP）电路限度。能够为十分长久的瞬变驱动该电流，旨在无效驱动小电容负载。用户可设置的最年夜电流调理阈值为ITRIP_MAX = 3A。在尺度JEDEC 4层板上，每个H桥的最年夜RMS电流（IRMS）为2ARMS。最年夜RMS电流可能遭到散热斟酌要素的限度，并取决于利用的热特征（PCB接地层、散热器、强迫透风等）。MAX22203存在过流维护（OCP）、热关断（TSD）跟欠压闭锁（UVLO）功效。每次检测到毛病前提时，都市激活一个开漏低电平无效nFAULT引脚。在热关断跟欠压锁按期间，驱动器为三态，直到规复畸形任务为止。该时期采取小型TQFN38 5mm x 7mm封装。综上所述，ADI活动把持处理计划凭仗其进步的技巧跟出色的机能，满意了产业主动化、智能制作跟物联网范畴的严厉请求。经由过程翻新的StealthChop2斩波技巧跟高精度电流把持，确保无乐音运转跟优良的电机扭矩把持。TMC4671伺服把持器跟MAX22203 H桥驱动器的高效静态呼应跟准确电流调理，使其在种种高请求利用中表示杰出。别的，文晔与ADI临时配合、连续翻新。经由过程供给片面的技巧支撑跟定制化的处理计划，文晔不只辅助客户应答以后的技巧挑衅，还为将来的技巧提高跟市场需要供给了坚固的支撑。信任凭仗高效、准确跟可扩大等当先特征，ADI活动把持处理计划将在推进行业技巧翻新跟开展中持续施展主要感化。 　　申明：新浪网独家稿件，未经受权制止转载。 -->