TMC4671-LA完全集成伺服控制器电机驱动芯片带FOC控制
TMC4671是一个完全集成的伺服控制器，为BLDC/PMSM和2相步进电机以及直流电机和语音线圈提供现场定向控制。
应用
•机器人
• 拾取和放置机器
• 工厂自动化
• 电动汽车
• 实验室自动化
•鼓风机
•泵
功能介绍
• 带磁场定向控制（FOC）的伺服控制器
– 扭矩（和磁通）控制模式
– 速度控制模式
– 位置控制模式
• 控制功能/PI控制器
– 对中期结果的输入和输出进行可编程
– 所有控制器的集成器发条保护
– 带可编程掩码的状态输出，用于内部状态信号选择
支持的电机类型
– FOC3 ： 三相永磁同步电机 （PMSM） / 无刷直流电机 （BLDC）
– FOC2 ： 两相步进电机
– FOC1 ： 1相有刷直流电机，或线性音圈电机
具有失调校正和缩放功能的ADC引擎
– 集成三角积分 ADC，用于电流检测电压、电源电压、模拟编码器、AGPI
– 用于隔离式外部电流检测 Δ-Σ 调制器的接口
位置反馈
– 用于初始设置的开环位置发生器（可编程 [rpm]、[rpm/s]）
– 数字增量编码器（ABN 或 ABZ，高达 2 MHz）
– 次级数字增量编码器
– 数字霍尔传感器接口（H1、H2、H3 或 H_U、H_V、H_W），带临时位置插补
– 模拟编码器/模拟霍尔传感器接口（正余弦 （0°， 90°） 或 0°， 120°， 240°）
– 定位目标、速度和目标扭矩过滤器（双二）
– 多圈位置计数器（32位）
PWM 引擎，包括 SVPWM
– 可编程 PWM 频率在 25 kHz 范围内 ...100kHz
– PWM 自动缩放，可在运动过程中透明地改变 PWM 频率
– 可编程先刹车后接通 （BBM） 时间 （0 ns ...2.5 μs），用于数字门控制信号
– 用于空间矢量调制的单位 SVPWM 控制（开/关）（可在操作期间切换）
• SPI应用通信接口
– 40 位数据报长度（1 个读写位 + 7 个地址位 + 32 个数据位）
– 即时 SPI 读取响应（通过单个数据报寄存器读取访问）
– SPI 时钟频率 fSCK 高达 2 MHz（8 MHz 写入，8 MHz 读取，地址后暂停 500 ns）
• TRINAMIC 实时监控接口
– 通过TRINAMIC的实时监测系统对实时数据进行高频采样
– PCB上只需要一个10针高密度连接器
–使用TRINAMIC的IDE启用频率响应识别和自动调谐选项
UART 调试接口
– 三针（接地、接收、发射）3.3 V UART 接口（1N8;9600（默认），115200、921600、3M bps）
– 可用作外部位置传感器的端口（例如绝对编码器和处理器）
– 与嵌入式用户应用程序接口 （SPI） 并行的透明寄存器访问
• 电源电压
– 5V 和 3.3V;VCC_CORE 在内部生成；封装：QFN76
• IO 电压
– 所有数字 IO 均为 3.3V（可通过 VCCIO 电源选择）
– 5V 共模模拟输入电压范围 （1.25V ...2.5V 差分工作范围）
• 时钟频率
– 25 MHz（来自外部振荡器）
FOC定向控制
磁场定向控制（FOC），也称为矢量控制（VC），是一种最节能的电动机转动方法。
磁场定向控制由K. Hasse，达姆施塔特工业大学，1968年和Felix独立开发
布拉施克，不伦瑞克工业大学，1973年。FOC 是一种用于电动机的电流调节方案，采用
考虑磁场的方向和电机转子的位置，调节以电机提供作为目标扭矩请求的扭矩的方式的强度。
FOC 可通过以下方式最大化有功功率并最小化空闲功率 - 最终导致功耗
FOC基本原理的卡通说明：通过智能闭环控制，最大化有功功率，最小化空闲功耗和功耗
智能闭环控制
FOC工作控制
两个力分量作用在电动机的转子上。一个组件只是拉入径向方向 （ID），其中另一个组件通过切向拉动 （IQ） 施加扭矩。理想的 FOC执行闭环电流控制，产生纯扭矩的电流IQ – 无需直接当前 ID。
从最高的角度来看，三相电机的FOC使用定子的三相电流来解释，作为电流矢量（Iu;四;Iw）并计算解释为电压矢量的三个电压（Uu;紫外线;呜呜）考虑转子的方向，仅产生扭矩电流IQ。
从最高角度来看，两相电机的FOC使用定子的两相电流解释，作为电流向量（Ix;Iy）并计算解释为电压矢量（Ux;Uy） 采取转子的方向以仅产生扭矩的电流IQ的方式考虑。
为此，了解一些静态参数（电机的极对数，脉冲数所用编码器的每转数，编码器相对于转子磁轴的方向，计数编码器的方向）以及一些动态参数（相电流、方向）是必需的转子）。
P参数P和I参数的调整 两个PI控制器的闭环控制
相电流取决于电机的电气参数（电阻、电感、反电动势常数）(电机的转矩常数，电源电压）
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