推陳出新，伺服驅(qū)動(dòng)有“新東西”

說(shuō)到電機(jī)，說(shuō)到伺服驅(qū)動(dòng)模塊，市面上國(guó)內(nèi)國(guó)外對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品都非常多，很難用好或者不好來(lái)界定。日系品牌大多用自己的模塊，算法這些也都是保密的，具體參數(shù)指標(biāo)不好一一對(duì)比，但從電機(jī)整體性能來(lái)看，其伺服水平無(wú)疑是國(guó)際領(lǐng)先的。歐美的品牌風(fēng)格則完全不同，參數(shù)詳盡，大多數(shù)資料也是開(kāi)放的，其性能在實(shí)際應(yīng)用中與日系不分伯仲。

三相BLDC電機(jī)應(yīng)用的伺服驅(qū)動(dòng)模塊每每推陳出新，每次都能帶來(lái)一些新東西。

TMCM-1617

Trinamic，半導(dǎo)體運(yùn)控行業(yè)的大神廠商，說(shuō)他是行業(yè)風(fēng)向標(biāo)應(yīng)該也不過(guò)分。由于ADI收購(gòu)了Maxim，現(xiàn)在Trinamic屬于ADI旗下。近期一款被稱為“世界上最小最輕的伺服控制模塊”——TMCM-1617就來(lái)自Trinamic。

TMCM-1617是一款用于24V三相BLDC電機(jī)的輕量化小型化單軸伺服驅(qū)動(dòng)器。擁有超輕鋁制外殼和先進(jìn)的功能集成，尤其是盆栽模塊使得這款驅(qū)動(dòng)器模塊相比其他市面產(chǎn)品更輕更小這一優(yōu)勢(shì)，這款產(chǎn)品首先瞄準(zhǔn)的就是醫(yī)療，航空航天和機(jī)器人市場(chǎng)。

這款產(chǎn)品到底有多小多輕呢？官方給出的數(shù)據(jù)是37mm×27mm×11mm，重量?jī)H為24克，可見(jiàn)并沒(méi)有夸大宣傳。如果單單只是小巧，那算不得有真本事。作為一款單軸伺服驅(qū)動(dòng)模塊，TMCM-1617可以驅(qū)動(dòng)的電流在短時(shí)間內(nèi)能達(dá)到18A RMS的峰值。雖然這是考慮到占空比、溫度以及冷卻等等眾多因素給出來(lái)的峰值，但其性能的強(qiáng)大已經(jīng)顯露。

驅(qū)動(dòng)能力只是一方面，TMCM-1617還加上了硬件和定制選項(xiàng)中集成的面向現(xiàn)場(chǎng)的控制功能，包括高達(dá)100kHz的PWM以及電流控制回路。用Trinamic自己的話來(lái)形容就是“讓TMCM-1617成為全系列最堅(jiān)固最高效的伺服驅(qū)動(dòng)器”。

在位置反饋上，TMCM-1617支持三種模式，增量編碼器（ABN），數(shù)字霍爾傳感器以及電源傳感搭配反饋系統(tǒng)，都屬于常見(jiàn)且實(shí)用的位置反饋方法。據(jù)悉，TMCM-1617的封裝模塊能夠使用之前難以實(shí)現(xiàn)的高電流環(huán)路頻率來(lái)保持較低的電流紋波，因此能夠以極高的動(dòng)態(tài)特性實(shí)現(xiàn)越來(lái)越小的電氣驅(qū)動(dòng)。但值得注意的是TMCM-1617僅包含最小的板載電容來(lái)穩(wěn)定電源電壓和最小化電流紋波，根據(jù)應(yīng)用需要確保添加足夠的電容器。

DRV8311

上面的TMCM-1617是24V應(yīng)用的產(chǎn)品，這里挑選的TI的DRV8311同樣是24V的三相BLDC驅(qū)動(dòng)器模塊。

TI的伺服驅(qū)動(dòng)以集成的智能化著稱，DRV8311具有集成FET，三個(gè)集成的MOSFET半橋，用于驅(qū)動(dòng)三相無(wú)刷直流（BLDC）電機(jī)，用于5-V、9-V、12-V或18-V直流或1S至4S電池供電應(yīng)用。這個(gè)系列的電流驅(qū)動(dòng)能力也不容小覷，峰值5A的電流驅(qū)動(dòng)絕對(duì)是行業(yè)領(lǐng)先的。該系列還配置了三個(gè)電流感應(yīng)放大器（CSA）和集成電流感應(yīng)，用于感應(yīng)BLDC的三相電流，以此實(shí)現(xiàn)最佳的FOC和電流控制。

既然集成了MOSFET，那就不得不看一下其配置的功率器件的導(dǎo)通電阻。從TI官方給出的數(shù)據(jù)來(lái)看該系列配置的MOSFET導(dǎo)通電阻極低，僅為210mΩ（典型值）。具體選用了自家哪個(gè)型號(hào)的MOSFET就不得而知了。

DRV8311支持高達(dá)200 kHz的PWM頻率，并提供通過(guò)TI SPI（tSPI）生成和配置PWM定時(shí)器的能力，并允許直接通過(guò)tSPI接口控制多個(gè)BLDC電機(jī)。這個(gè)功能減少了主控制器控制多個(gè)電機(jī)所需的I/O端口數(shù)量。如此多控制接口選項(xiàng)，PWM的生成在MCU和DRV8311之間還是具有可選校準(zhǔn)的。

小結(jié)

目前終端市場(chǎng)對(duì)電機(jī)性能提出了更高的要求，除了對(duì)性能的更高要求，更小的尺寸與更高的集成度也一直是各廠商著力的方向。對(duì)于伺服驅(qū)控模塊來(lái)說(shuō)如果更小的尺寸上能有更高的器件或功能集成度，那么在應(yīng)用時(shí)就能大幅簡(jiǎn)化外圍器件與電路。這對(duì)BLDC電機(jī)整體的可靠性而言也是至關(guān)重要的。