簡介

消費者，家電，工業和汽車市場對電機控制的復雜解決方案的需求不斷增加。根據應用的不同，有多種電機正在使用中;最常見的包括交流感應電動機，永磁同步電動機，無刷直流電動機和開關磁阻電動機等較新的設計。實際上，許多以前由恒速主電源感應電機主導的應用現在需要變速控制的復雜性。在某些應用中，例如壓縮機，風扇和泵，這種對復雜性的需求是由立法和消費者對更高運行效率的需求所驅動的。在其他地方，過程控制，機器人和機床中的高性能應用需要變速和提高精度，只有通過使用復雜的控制算法才能實現。

實時實施復雜控制算法的關鍵這些運動控制系統已經成為功能強大的數字信號處理器（DSP）的出現。*即使在要求較低但成本敏感的應用中，例如家用冰箱壓縮機驅動器，也可以利用DSP的功能來實現無傳感器控制算法，可降低系統成本并提高驅動器的整體穩健性。在高性能伺服驅動器中，DSP的強大計算能力允許通過矢量控制，紋波轉矩降低，預測控制結構以及對非理想系統行為的補償進行更精確的控制。

除了強大的DSP核心，所有電機控制系統都需要大量附加電路才能正常工作，包括以下功能：

電流或電壓反饋的模數轉換

用于生成逆變器切換命令的脈沖寬度調制（PWM）模塊

用于更高性能應用的位置傳感器接口

用于主機通信的串行端口

通用數字輸入/輸出端口。

ADI公司現在提供一系列基于DSP的單芯片電機控制解決方案，將這些外設功能與高性能DSP內核和所需內存集成在一起。這里介紹兩種器件：ADMC330?，專為滿足中低性能動態要求而設計，以及ADMC300?，它擴展了單芯片功能，可控制高性能伺服驅動器。

ADMC330單芯片基于DSP的電機控制器（見圖1）：ADMC330集成了一個20 MIPS DSP內核，2Kword程序存儲器RAM，2Kword程序存儲器ROM，1Kword數據存儲器RAM，2個串行端口和各種電機控制外圍設備在一個芯片上。 DSP內核類似于16位定點ADSP-2171中使用的內核。電機控制外設包括7個模擬輸入和一個基于比較器的ADC子系統，每個PWM周期允許4次轉換。此外，精密的3相12位PWM系統可以生成所有必要的逆變器開關信號，時間在100 ns以內，并且處理器開銷最小。可以在處理器中調整這些PWM信號的死區時間，從而不需要外部邏輯。 PWM單元包括無刷直流電機或電子換向電機的特殊模式，其中三個電機相中只有兩個同時導通。此外，ADMC330還包括8條數字I / O線，一個看門狗定時器，一個通用的16位定時器和兩個輔助PWM輸出。

基于ADMC300單芯片DSP伺服電機控制器（圖2）：用于機器人和機床的高性能伺服驅動器需要高分辨率ADC和位置傳感器接口，以滿足苛刻的性能要求。 ADMC300針對這些應用，在基于DSP的單芯片解決方案中滿足了這些需求。 ADMC300的額外功能適用于要求更高的應用，包括增強的DSP內核，可實現25 MIPS的性能。此外，程序存儲器RAM已翻倍至4K字。通過包括五個提供12位分辨率的獨立sigma-delta ADC，滿足了對多通道，高分辨率ADC的需求。通過提供三個外部多路復用器控制線，可以實現模擬信號擴展。此外，ADMC300通過編碼器接口實現位置檢測，可輕松連接增量編碼器。

開發工具：由于軟件是使用的關鍵對于數字設備而言，強大的處理能力需要同樣強大的開發系統，以便在實際應用中使用這些復雜的電機控制器。兩款處理器都配備了全套硬件和軟件開發工具，可實現快速原型開發和實際系統評估。在ADMC300和ADMC330中，程序存儲器ROM模塊都預編程了監視器/調試器功能，可以訪問處理器的內部寄存器和存儲器。為了加快程序開發速度，ROM代碼還包含一個有用的數學和電機控制實用程序庫，可以從用戶代碼中調用。

每種類型都有一個單獨的代碼開發評估板。這些評估板包含與處理器的許多外圍功能的簡單接口，因此可以將電路板輕松集成到最終目標開發系統中。每個評估板都包含一個UART接口，可用于將DSP控制器連接到基于Windows的運動控制調試器程序。調試器程序允許開發人員將代碼下載到DSP，并監視或修改程序存儲器，數據存儲器，DSP寄存器和外設寄存器的內容。此外，可以從Windows菜單中選擇一系列調試工具，包括斷點，單步和連續運行操作。圖3中顯示的ADMC330調試器的示例屏幕說明了調試器的許多功能。還包括其他軟件工具，如匯編程序，鏈接程序和PROM程序員。對于獨立操作，評估板也可以使用外部存儲器來加載引導程序。

ADvanced Pow IR train ?：為了開發真正的電機控制解決方案，DSP的計算能力必須與合適的電源相結合 - 電子轉換器，其響應于控制命令產生驅動電動機所需的電壓（并且可以提供必要的電流）。 ADvanced Pow IR 列車板代表了現實世界電機控制系統開發系統的新發展。該板將ADI公司基于DSP的高性能電機控制器與適當的國際整流器[www.irf.com] Pow IR 列車*集成電源模塊集成在一起;它提供了所有必要的電路，可以為各種應用開發電機控制算法。使用插入式可互換處理器模塊，用戶可以選擇適合應用的控制級別。

使用ADMC330處理器模塊，該板可用于為應用開發無刷直流電機的無傳感器控制算法如壓縮機和洗衣機。此外，可以為泵或風扇應用編程用于交流感應電動機的簡單矢量控制策略。如果需要更高的性能水平，可以安裝ADMC300處理器模塊，以實現感應電機的開環和閉環矢量控制，適用于通用變速驅動器，紙張和紡織機器以及輸送機等應用。使用ADMC300處理器模塊，ADvanced Pow IR 系列適用于使用感應電機，無刷直流電機或永磁同步電機開發高性能伺服控制器。

ADvanced Pow IR 列車板集成了以下功能：

International Rectifier的集成電源模塊。 ADvanced Pow IR 列車板包括一個能夠驅動1馬力三相電機的電源模塊。該模塊集成了一個三相二極管橋，可用于整流50/60 Hz三相電源。電源模塊還包括一個三相IGBT逆變器，可以直接連接到三相電機。

可互換處理器模塊，以便相應的基于DSP的電機控制器可用于您的應用程序。

UART接口到基于Windows的程序開發環境，運動控制調試器

所有必需的柵極驅動電路。電路板接收處理器模塊產生的PWM信號，并將它們直接饋送到國際整流器IR2132門驅動電路，該電路為逆變器中的三個低側和三側開關提供適當的驅動信號。

保護電路。 ADvanced Pow IR 系列可在發生過壓，過流，過熱或接地故障時自動關閉功率級。傳遞給基于DSP的控制器的故障信號也可用于合適的中斷服務程序。

傳感器電路。 ADvanced Pow IR 列車板包括所有必要的電壓和電流檢測，以實現各種控制結構。