高性能数字运动控制芯片irmck201功能应用

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1、高性能数字运动控制芯片IRMCK201功能应用

2、第1...●配置光电码盘的线数范围从200PPR～10000PPR；●可以监视直流母线电压；●可以配置模拟参考输入；●2MHZ的计数器改善低速性能；●具有4路采样/保持的A/D转换接口；●通过主机寄存器接口，AT24C01A可对内部数据／参数进行初始化；●智能IGBT保护封锁控制；●可以配套使用ServoDesigner配置工具软件。２IRMCK201内部功能结构图１为IRMCK201内部详细控制结构图。从图中可以看出，作为运动控制芯片，IRMCK201在硬件上具备了伺服控制所必需的控

3、制单元，如带死区时间设置的空间矢量p、PARK变换和CLARK变换、电流环PI调节器、速度环PI调节器、速度测量单元等，这样用户就省去了编写代码的任务，简化了复杂的设计过程。IRMCK201通过硬件逻辑实现伺服控制功能，芯片的接口可以灵活配置，因而为了实现不同的控制算法，可以通过接口对IRMCK201进行参数设置。以矢量控制的感应电机为例，在内部控制结构中有一个前馈滑模增益路径，可以通过设置相关寄存器来实现这种控制功能。也就是说，上位机仅需将“１”或“０”写入相关寄存器中，就可使该控制功能IRM-CK201也支持其它结构，如除IR2

4、175外的电流传感器接口芯片、电流控制中的前馈增益路径使能／禁止、闭环速度控制的使能／禁止以及速度给定值的选择等。也就是说采用IRMCK201配置伺服系统，只需了解它内部的功能模块和寄存器的情况，并通过上位机对它的寄存器进行配置，即可迅速实现各种功能。例如，要为逆变器设置一个开关频率为10KHZ的P驱动信号，用户不需要编写程序代码来实现这个ＰＷＭ信号的算法，只需要对相关寄存器赋值即可。IRMCK201主机通信接口包括RS232/RS485/RS422、快速SPI接口和８位并行接口。因此它可以方便与主机或控制器进行通信,修改和读取其主

5、控寄存器来控制输出。IRMCK201也可以独立运行而不需要外部主机参与控制,其运行参数通过外部EEPROM来保存,上电时自动从EEPROM中读取参数。现以具有电流环和速度环的永磁无刷电机控制系统为例，分析系统的结构。通过配置相关寄存器使能速度闭环控制。对于电流环，由电流传感器IR2175采样电机Ｖ相和Ｗ相绕组电流，经过IRMCK201内部计算可以得到Ｕ相电流，与Ｖ相和Ｗ相电流一起组成三相电流，通过PARK变换与矢量旋转被分解为产生磁通的励磁电流分量和产生转矩的转矩电流分量这两个直流量具有独立的比例积分调节器。对于速度环，由光电编码

6、信号通过IRMCK201内部测速单元得到速度反馈，它与速度给定值相互比较产生速度偏差。这个偏差经过速度PI调节器产生一个对应的转矩电流IQ，当采用ID=0控制时，ID、IQ即是内部电流环的给定值，它们与实际反馈电流比较产生电流偏差电流偏差经过电流环PI调节以后产生输出电压US－ｑ和US－ｄ在旋转坐标系ｄ、ｑ。电压US－ｑ和US－ｄ被反变换成静止坐标系下的电压分量然后经过空间矢量P计算后给逆变器的功率模块发出合适的开关信号，控制功率模块开关工作。３IRMCK201输入输出接口500)this.style.ouseg(this)">

7、如图２所示，IRMCK201输入输出接口主要包括主机通讯接口、P门极信号接口、正交编码器接口、主机通讯接口、A/D接口、串行EEPROM接口、锁相环和系统时钟接口、控制输入和状态指示接口、电流传感器ＩＲ２１７５接口。３．１P门极信号接口IRMCK201提供６路SVP输出通过光耦与三相桥驱动芯片IR2136进行连接来驱动MOSFET或IGBT也可以直接与智能功率模块（IPM）的６个驱动信号接口相连。同时还提供驱动故障反馈接口。３．２主机通讯接口IRMCK201提供了多种与外部主机通信的方式。主机可以通过RS232/RS422、SPI

8、接口或８位并行接口来配置和监控系统的运行。RS232/RS422通信方式可以根据通讯距离进行选择。RS232接口通过MAX232进行电平转换，它允许PC直接对其进行寄存器的配置修改及状态读取，通信波特率可以通过外部引脚来设置。SPI接口方式中，芯片处于从方式，通信最高时钟可达8ＭＨｚ，可以实现与主机高速通信。不同通信方式通常都处于激活状态，可以相互切换但不能同时运行。３．３正交编码器接口IRMCK201带有光电编码器接口电路可以方便地组成一个伺服控制系统。它可以与多种编码器接口脉冲数为200～10000个/转脉冲频率最高可达1

9、MHZ。编码器接口具有相互正交的ENA、ENB编码信号及零点标志信号接口，同时还具有三路HALL信号输入接口。系统上电时可以通过HALL传感器及Ｚ脉冲估算编码器初始值。３．４控制输入及状态指示接口控制输入信号包括启动、停止、转动方向、