高性能数字运动控制芯片IRMCK201功能及其应用

　　1 概述

　　国际整流器件公司(IR)针对高性能交流伺服驱动的需求熒杓瞥隽嘶于FPGA技术的完整的伺服驱动控制解决方案IRMCK201芯片.与传统的运动控制专用DSP芯片不同的是,IRMCK201不仅包含运动控制的外围功能 如PWM、编码计数电路、电流传感接口等 ,而且也包含通过硬件实现的FOC算法和速度控制算法,从而省略了编程任务熂蚧了高性能交流伺服系统的设计,此外它还适用于不同类型的永磁电机或感应电机,因而有很好的应用前景.

　　IRMCK201采用标准的100管脚封装形式,其主要电气特点如下:

　　●完整的电流闭环控制和速度闭环控制;

　　●使用PWM载波频率可以配置速度和电流更新率;

　　●可以配置感应电机或者永磁电机的控制系统;

　　●带死区的空间矢量PWM;

　　●最大时钟输入33.3MHz,最大PWM载波频率83.3kHz,电流环带宽5.5kHz,速度环更新率5/10kHz;

　　●具有与高压线性电流传感器IR2175、高压驱动芯片IR213x、霍尔A/B/C信号、光电编码器、RS232或RS422、快速SPI的接口;

　　●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.

　　2 IRMCK201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制单元,如带死区时间设置的空间矢量PWM、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IR2175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PWM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.