德州仪器低压电机控制方案

　　方框图

　　设计注意事项

　　小型电动机械驱动包括螺线管驱动、单向 DC、双向 DC 或无刷 DC 系统，通常按照帧大小和功率（以瓦计）来划分大小。TI 的数字控制器、软件和辅助模拟及数字解决方案能帮助满足大多数的驱动要求。

　　内核子系统包括：

　　控制器：

　　TI 可提供用于控制处理器的各种解决方案；从超低功耗 MSP430 微处理器到 ARM™ 基于 Hercules® 的Cortex™-R4F 安全 MCU 和 C2000 数字信号控制器 （DSC）。合适的控制器可以优化电机驱动效率、提高可靠性和降低系统总成本。C2000 控制器的 32 位 DSP 级性能和电机控制优化的片上外设使用户可以轻松实施高级算法，例如三相电机的无传感器矢量控制。C2000 系列提供软件兼容的控制器，范围从低成本 F28016 到业界首款 TMS320F28335 浮点 DSC。

　　电机/螺线管驱动器电路：

　　PWM 驱动器（例如 1.2A DRV104）可以与用于驱动螺线管或阀门（由 +8V 至 +32V 单电源供电）的电阻性负载或电感负载兼容。低压 DC 电机的设计人员可能会选择具有 0V 至 16V、50mA PWM 闸极驱动输出的 TPIC2101 前置 FET 驱动器。TPIC2101 驱动外部、低侧 NMOS 功率晶体管的闸极，从而为电机或其它负载提供 PWM 控制的电源。它包含软启动、过压/欠压保护和 100% 占空比功能。可以使用 TPIC2101 控制永久磁性 DC 电机的转子速度或控制流经螺线管、加热器或白炽灯泡的电源。要获得更高的驱动电流，可能需要一个具有 0 至 5A 电流限制的高电压、大电流运算放大器 （OPA548）（它通过电阻/分压器实现外部控制）或电流输出 DAC（例如 DAC7811 或 DAC8811）。另外，MOSFET 驱动器（如 UCC37321 或 UCC37323）被认为可以直接驱动更小的电机或驱动电源设备，例如 MOSFET 或 IGBT。

　　隔离：

　　TI 数字隔离器具有逻辑输入和输出缓冲器，它由可提供 4kV 隔离的 TI 二氧化硅 （SiO2） 隔离势垒进行隔离。当与隔离电源配合使用时，这些器件可以阻止高电压、隔离接地以及防止噪声电流进入本地接地和干扰或损害敏感的电路。

　　控制器接口：

　　RS-232 或 RS-422 适用于许多系统。RS-485 信令可以与 Profibus、Interbus、Modbus 或 BACnet 等协议一起使用，这些协议都是针对最终用户的特定要求定制的。有时，控制器局域网 （CAN） 或 EtherNet/IP（工业协议）更注重网络需求。M-LVDS 可提供更低功耗以供选择。有关接口选择的附加信息，请参见应用手册 http://focus.ti.com.cn/cn/lit/ml/zhca027/zhca027.pdf。

　　使用外部电路的运动反馈：

　　隔离式 Δ-Σ 调制器 （AMC1203/AMC1210） 是并联测量平面假信号的理想选择，并且可以提高电流反馈分辨率。这些调制器易于使用，并且可以为编码器提供过采样和滤波。为了测量控制器输入和系统反馈，INA159 差动放大器可以为使用 5V 或 3.3V 电源的模数转换器 （ADC） 提供 ？10V （20Vpp） 信号。ADC（如 ADS7861/ADS7864 或 ADS8361/ADS8364）可提供 4 通道或 6 通道同步电流采样。INA19x（x=3 至 8）和 INA20x（x=1 至 9）可以提供宽泛的共模电压，并且能够进行低端和高端电流并联监视。