作者:曲直

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PMSM的伺服驱动器

有图有真相,在公司做过PMSM的伺服驱动器,所以就手头目前有的产品简单说一下,由于近期半导体价格疯涨以及各家对代理的议价能力不同,所以参考价格可能有所出入。

低成本通用伺服驱动器

这个领域基本就是菜鸡互啄、打价格战,对成本十分敏感。典型的电机控制芯片有两种方案,单颗STM32F103,视情况加或者不加一片低成本的FPGA/CPLD,加起来成本可能在15-40元,适用于单轴控制。这种方案一般在400元左右的驱动器中常见,这种驱动器也一般会存在虚标或者过载能力

不足的问题。但是满足基本的FOC控制还是没问题的。

中高性能通用伺服驱动器

目前市场上主流的通用驱动器,功能性能强调对标安川、松下等日系驱动器,对对性能要求高、对功能可扩展性要求高,对成本稍微放松,比较常见的是STM32F4(或者DSP283XX)+FPGA的异构架构,总成本视FPGA的逻辑资源大小一般在70-100元,适用于单轴或者双轴方案,尤其在一拖二的情况下可以摊薄成本。

近年来势头崛起的ZYNQ-7000系列SOC,集成了双核ARM-A9和FPGA逻辑资源,两者间通过高速AXI总线互联,特别适用于多轴驱动如机器人控制中的6轴驱动。例如ZYNQ7020芯片可以胜任4-6轴的驱动控制,如果芯片总成本200元的话,则每个轴的成本控制在50元以下,对于成本不太敏感的机器人控制器来说相当划算。

定制ASIC芯片

当技术积累达到更高的程度,电机驱动的性能和功能达到很完善的水平,且市场占用率很高的时候,如安川和松下都采用各自流片的方案,通过定制ASIC芯片来进一步摊薄成本。

上述的架构也可以同样应用到协作机器人的关节驱动器中。大多数关节驱动器都为单轴驱动器且功能较通用驱动器有很大阉割,可以视情况减小FPGA逻辑资源或者去掉FPGA。单芯片(STM32或TI DSP)的方案在国产关节驱动器中很常见。近一年来ST很推荐用STM32G4芯片做关节电机驱动,G4的功能介绍可以参考AI电堂的视频。关节驱动器还有一个分支是做机器狗

的关节,国内有几家直接照搬了MIT猎豹关节的STM32F446主控芯片。

如果考虑总线通信功能如Ethercat,可以外加倍福的ET1100或Microchip的LAN9252等从站控制芯片,也可以考虑集成从站控制器的MCU,如英飞凌和TI都有相应的产品。目前各公司对新产品的态度不像前几年那么保守,愿意尝试新鲜方案和产品替代。

德国TRINAMIC电机驱动

德国TRINAMIC电机驱动芯片:有FAE技术支持,有自己的上位机软件调试 原理图设计 地产SIP设计示例程序 方案优势-静音,防抖动专利技术,芯片级小型化等特点,】芯片集成度高,能源消耗少。有多项专利技术,包括静音技术,可以让电机噪声低于10dB(10分贝相当于微风吹落树叶的沙沙声),可以很好的解决电机低速转动时的噪音问题;还有防抖动技术,通过六点斜坡控制曲线减少加速阶段产生的抖动,实现高速平稳运行,不会产生共振,从而减少共振产生的能源消耗;还有电流动态调节功能,消除了对安全余量电流的需求,提升电机性能,达到节能效果,可节省高达75%的能源;还有堵转检测,力矩动态调节和微步补差等功能。

作者:卓联微科技

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