交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)硬件單元電路設(shè)計

　　基于IRMCK201的交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的硬件設(shè)計主要包括高壓主電路設(shè)計、功率驅(qū)動電路設(shè)計、電流電壓采集電路及過流過壓保護(hù)電路設(shè)計

、編碼器位置反饋電路設(shè)計、主機(jī)接口電路及外部接口電路設(shè)計幾個部分。

　　主電路設(shè)計
　　高壓主電路包括EMC濾波電路、啟動沖擊延緩電路、整流濾波電路、過流、過壓、欠壓檢測電路。電源可以采用220V單相交流電壓，也可

以采用三相220V交流電壓通過整流濾波得到高壓母線直流電壓。

　　功率驅(qū)動電路的設(shè)計
　　IRMCK201提供了芯片提供三組SVPWM輸出，通過光電隔離，可以與IGBT模塊或功率MOSFET的驅(qū)動電路連接。目前集成三相橋式 IGBT模塊很

多，IR公司也提供了幾種規(guī)格的集成功率模塊，如iramx16up60a模塊，包含6個NPT IGBT 芯片, 每一個都有自己的分立柵級電阻, 6個整流二

極管, 1個三相單片集成IC, 1個柵極驅(qū)動芯片, 3個具有限流電阻器和一對過溫保護(hù)的NTC熱敏電阻/電阻的陰極負(fù)載二極管，因而可以大大簡

化功率驅(qū)動電路的設(shè)計。圖2為該模塊的典型應(yīng)用圖。

    主機(jī)接口電路
　　IRMCK201提供了多種與外部主機(jī)通信方式，主機(jī)可以通過RS-232/RS-422/485、SPI接口或8位并行接口來配置和監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行。RS-

232/RS-422/485通信方式可以通過硬件選擇，通過MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，RS-232接口允許PC直接對其進(jìn)行寄存器的配置修改及狀態(tài)讀取，通信

波特率可以通過外部引腳來選擇。SPI接口方式中，芯片處于從方式，通信zui高時鐘可達(dá)8MHz，可以實現(xiàn)與主機(jī)高速通信。不同通信方式通常

都處于激活狀態(tài)，可以相互切換，但不能同時運(yùn)行。

　　伺服電機(jī)電流檢測電路設(shè)計
　　通常伺服電機(jī)的電流檢測通過在電機(jī)相電路中串連一個小電阻，測量電阻壓降，通過A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行采集。IRMCK201提供與ADS7818 A /D轉(zhuǎn)

換器接口，通過多路復(fù)用器4052可以輸入四路模擬信號，作為轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩大小控制的模擬輸入、直流母線電壓的檢測，還可以檢測通過其他電

流傳感器如 HALL電流傳感器送來的兩路相電流信號。IRMCK201芯片除了采用這種方法進(jìn)行電流檢測之外，還提供與IR2175線性數(shù)字電流傳感

芯片直接接口引腳，用來測量伺服電機(jī)的相電流。

　　IR2175線性電流傳感芯片作用是將電流信號從伺服電機(jī)的驅(qū)動電路轉(zhuǎn)換倒低端驅(qū)動電路，以便控制電路進(jìn)行處理。在伺服電機(jī)相電路

中串聯(lián)一個取樣電阻，隨著電機(jī)相電流的變化，取樣電阻上面產(chǎn)生一個很小的交流電壓信號作為IR2175電流傳感器IC的輸入。 IR2175的zui大

輸入電壓為+260mV，因此，過載電流流過取樣電阻時所產(chǎn)生電壓應(yīng)為260mV。在IR2175的電路中，交流輸入信號被轉(zhuǎn)換成載頻為130kHz的

PWM 信號，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換，PWM信號被轉(zhuǎn)換成了以地為參考點的信號。

　　編碼器接口電路設(shè)計
　　IRMCK201帶有編碼器接口電路，可以很方便組成一個全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。它可以與多種編碼器接口，脈沖數(shù)可以從200PPR到 10000PPR

，脈沖頻率可以達(dá)到1MHz。從圖2可以看出，編碼器接口具有相互正交的ENA、ENB編碼器信號及零點標(biāo)志信號接口。同時還具有三路 HALL信號

輸入，這三路信號既獨立使用，也可以復(fù)用。系統(tǒng)上電時可以通過HALL傳感器及Z脈沖位置估算編碼器初始值。