隨著工業(yè)4.0的推進(jìn)和智能制造的興起，工業(yè)機(jī)器人和電子制造設(shè)備經(jīng)歷了迅猛發(fā)展。低壓伺服系統(tǒng)作為關(guān)鍵動(dòng)力與控制組件，提高了生產(chǎn)效率和精度，促進(jìn)制造工藝的自動(dòng)化和智能化，在新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用日益增多，成為推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化和智能制造的關(guān)鍵力量。

匠芯創(chuàng)科技推出基于工業(yè)級(jí)高性能實(shí)時(shí)控制DSP M6800系列芯片的低壓伺服硬件方案，以解決傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)在性能、可靠性和成本效益方面的挑戰(zhàn)，助力客戶快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的提升。

Chapter 01

電源篇

如下為M6800系列芯片低壓伺服DEMO電路框架圖：

接下來(lái)我們從電源部分開始介紹。

DC24~72V直接輸入：

通過(guò)DC-DC輸出15V與12V（用于風(fēng)扇供電），15V通過(guò)DC-DC輸出5V，5V通過(guò)DC-DC輸出1.2V給予芯片內(nèi)核供電和通過(guò)LDO輸出3.3V用于給芯片供電，這里需要直接關(guān)注的點(diǎn)就是DC-DC電源芯片的輸出電感選型計(jì)算。

例如5V電源輸出，電感的具體計(jì)算公式為：

L：輸出電感，單位H

Vout：輸出電壓，單位V

Vin：輸入電壓，單位V

Fsw：開關(guān)頻率，單位Hz

Iout：輸出電流，單位A

Kind：紋波電流與輸出最大電流之比，一般取0.35

我們所選取的芯片開關(guān)頻率為400KHz，輸出電感為我們所需要求的參數(shù)，Iout是我們的輸出電流，輸出電流可以這樣計(jì)算，5V所有供電的器件的電流的總和即為輸出電流，本次設(shè)計(jì)電流為450mA，需要留有一定裕量取1A計(jì)算，最后計(jì)算電感值為23.81uH。取22uH，電感額定電流也需留有裕量，這里取值為1A，所以在選型電感的時(shí)候按照22uH，1A取選型即可，其余的DC/DC可按照數(shù)據(jù)手冊(cè)同理計(jì)算。

Chapter 02

電流采樣篇

M6800系列芯片對(duì)于電機(jī)控制算法中的電流反饋輸入方式：支持SDFM硬件解碼輸入及ADC采樣輸入。

SDFM硬件解碼：

M6800系列芯片最多可支持4個(gè)SDFM并且支持串行輸入解碼與SINC1/2/3濾波器和支持OSR可配置（1~256），每個(gè)SDFM口可以接一個(gè)高精度隔離式 Sigma-Delta（ΣΔ） 調(diào)制器，高精度隔離式 Sigma-Delta（ΣΔ） 調(diào)制器有主動(dòng)式時(shí)鐘和被動(dòng)式時(shí)鐘兩種型號(hào)，當(dāng)使用的是主動(dòng)式時(shí)鐘的高精度隔離式 Sigma-Delta（ΣΔ） 調(diào)制器 時(shí)，只需要把時(shí)鐘和數(shù)據(jù)管腳直接連接到M6800的SDFM采樣模塊的時(shí)鐘輸入引腳即可，如果是被動(dòng)式時(shí)鐘，則需要M6800主動(dòng)生成一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)給高精度隔離式 Sigma-Delta（ΣΔ） 調(diào)制器的時(shí)鐘輸入腳，同時(shí)也要把這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)接到M6800的SDFM模塊的時(shí)鐘輸入引腳。

SDFM模塊應(yīng)用原理如下圖：

ADC采樣輸入：

在M6800系列芯片的低壓伺服DEMO上提供了2種ADC采樣方式可供客戶選擇：上橋臂霍爾采樣及下橋臂采樣電阻采樣。

上橋臂采樣示意圖如下：

上橋臂采樣：在逆變器上橋與電機(jī)線之間進(jìn)行采樣，這種采樣方法的優(yōu)點(diǎn)是所采樣的電流是連續(xù)的，可以實(shí)時(shí)反映電機(jī)的每一相電流，從而有效的提高控制精度與動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，但缺點(diǎn)是硬件成本相對(duì)下橋臂采樣成本過(guò)高。

下橋臂電流采樣示意圖如下：

下橋臂電流采樣：在逆變器下橋臂與母線負(fù)極之間進(jìn)行采樣，這種采樣方法的優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)上橋臂，成本低，實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單，但是缺點(diǎn)是：只有在下橋臂開通時(shí)才能采樣到電流，采樣出來(lái)的電流是非連續(xù)的波形，必須保證每個(gè)PWM的周期內(nèi)有足夠的導(dǎo)通時(shí)間讓其獲取有效的電流采樣，因此PWM的設(shè)置與ADC采集之間的同步顯得尤為重要。

Chapter 03

編碼器篇

電機(jī)控制算法除了電流采樣還需要讀取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)。M6800系列芯片可以支持增量式便編碼器與絕對(duì)式編碼器，我們的絕對(duì)式編碼器硬件解碼模塊支持以下幾點(diǎn)：

1) 可以支持兩個(gè)編碼器接口

2) 位置數(shù)據(jù)可以自動(dòng)獲取

3) 支持TA-IF/BISS-IF/ENDAT-IF協(xié)議

4) 最高可支持24-bit位置數(shù)據(jù)獲取。

在DSP通過(guò)編碼器反饋電路與電流采樣電路后，這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿覀兊腍CL（硬件電流環(huán)）內(nèi)進(jìn)行處理，從而完成對(duì)電機(jī)的一個(gè)閉環(huán)控制。我們硬件電流環(huán)支持以下功能：

1) 支持自動(dòng)獲取ADC數(shù)據(jù)

2) QEP/TA-IF/ENDAT-IF/BISS-IF編碼器位置數(shù)據(jù)

3) 支持CLARKE/PARK/PID/IPARK/SVPWM算法硬件加速

4) 內(nèi)置死區(qū)補(bǔ)償算法

5) 支持自動(dòng)更新EPWM輸出占空比

6) 支持?jǐn)帱c(diǎn)模式

以上便是關(guān)于M6800芯片應(yīng)用于低壓伺服行業(yè)的一些實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用。