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控制系统

用于工业运动控制的ASSP技术(二)

星之球激光 来源:中国自动化网2012-02-18 我要评论(0 )   

微步进 工业工程师应该熟知微步进电机概念,一般大多数集成控制器都为设计师提供了分辨率选择:对于AMIS-3062x系列,就有1/2、1/4、1/8和1/16步进操作可用。微步进以更...

 微步进
  工业工程师应该熟知微步进电机概念,一般大多数集成控制器都为设计师提供了分辨率选择:对于AMIS-3062x系列,就有1/2、1/4、1/8和1/16步进操作可用。微步进以更低的频率产生更平稳的运动和更高效的操作,使系统更能免于受共振效果影响,因为它消除了全或半步进系统所产生的大型不连贯波形。总体效果就是更低的机械和电机震动及噪音。
  
  当然,利用微步进优势的能力取决于控制器将驱动电流调整至更高精密度的能力,不管是在振幅还是时序方面。H桥内的两种驱动电流的比率能够确定电机位置,而扭矩则由振幅控制。这种控制对准确度的需求与此应用中要求的最大驱动电流一样是重要的设计参数。
  
  几项设备规格一起影响了这些参数:比如,PWM频率的合适选择(在一般的AMIS-3 
  026x中为20kHz),而振荡器的频率和精密度也就由此得出了(4MHz、±10%)。但驱动器的瞬变开关时间也很重要:AMIS-3026x针对这些数量分别规定了350ns和250ns的规格。该设备还包括作为精密度参考的片内平衡电压源。最后,被选中的运动控制器必须能够提供所需的高端驱动电流:AMIS设备为此提供了一个集成的250kHz电荷泵。
    
  尺寸和功率
  确认了拥有所需性能的设备后,设计人员还必须记住在许多应用中都必须考虑的两个因素:尺寸和功耗。汽车、工业设备和楼宇自动化等应用经常需要将运动控制器直接安装在电机上,要求使用有结实包装的小型组件。采用Micro Leadframe (MLF)包装的设备现已上市,它们是此类应用的理想之选。这种“近芯片尺度”NQFP包装的横断面不足1mm,占用面积仅为7mm×7mm。这种新设备的另一个优点是,通过采用裸露下垫板设计,热阻得到显著改善,这有助于更有效地从集成电路向安装基体散热。同样重要的是设备的集成度:例如,大多数控制器芯片都将至少包含功率应用中通常所需的一些保护功能。这些功能包括过电流、欠压与过压、高温与低温警告和管理。一般而言,这些不是“额外功能”:有一些必需的系统零件,一旦没有装进控制器,就需要额外的元件以实现其功能。
  
  同时功耗是一个需要从两方面看待的问题。主要用于H桥FET内的主动散热不仅浪费能源而且还会导致工作温度升高:而这反过来又会导致需要使用额外的冷却组件,并且还会影响长期可靠性。另一方面,在汽车等应用中,睡眠模式功耗是一个比较特殊的问题,因为设备将在关机模式耗用大量时间,等待中断或按键。关机供电电流一般为50礎的设备(如AMIS-3026x)特别适合此类应用。
    
  未来前景
  今天,单芯片电机控制器正迅速地从基于分离式设备的解决方案中抢夺市场份额。虽然一些应用仍然要求采用子系统方法,ASSP产品正在逐渐兴起。AMIS预计未来发展集中在两个关键领域。第一是将驱动电流提高至2.5A以上,但同时,设计人员也期望更高的集成水平和更小的整体系统尺寸。
  
  第二,将来的设备能够提供更大的灵活性。这不但能在单一应用中提升可取得的功能范围,也能在多个项目中部署同样的硬件,减轻设计人员的学习负担。
  
  对所有这些时下和将来发展起关键作用的,是将在不同电压下工作的混合信号电路、特殊应用软件和易于使用的开发工具集成在一起的能力。随着像AMIS这样的公司不断扩大这些技术的应用范围,模拟世界和数字世界越来越接近,这将为设计人员解决当今现实世界中的问题带来切实的好处。#p#分页标题#e#

 

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