本帖最后由 louhou 于 2018-3-8 15:12 编辑
设计一块的伺服电机驱动板卡，需要在以下几个部分做好处理，即：电源部分、驱动部分、信号采集部分、保护部分。 1、 电源部分： a、滤波整流：线圈、电容、整流桥等; b、防电冲击：NTC等; c、所需电源：LDO、高频变压器等; a、驱动能力：数字电源、IPM电源、电机驱动电流等正常运行都依赖电源，所以电源驱动能力的设计需要全方位的考虑; b、PCB板卡设计：在满足伺服电机驱动板卡电源要求原理的前提下，PCB绘图直接影响板卡工作的稳定性。PCB绘图对走线宽度、线间间距、地层覆铜等有比较严格的要求。
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2、 驱动部分： - 作用：控制整个电机的核心部分。
- 功能说明：控制板输出PWM，通过控制IGBT开关，产生U、V、W三相电源，通过U、V、W三相有规则的输出，驱动电机转动。
- 设计时必备环节：
a、控制信号供给：PWM; b、通路选择器件：IGBT、IPM等; a、PWM开关噪声：输出PWM后，会产生噪声; b、IGBT开关噪声：IGBT开关，会产生噪声;
噪声可以抑制，无法完全消除。噪声产生后，需要测试噪声对各信号造成干扰的大小，保证其不会影响控制和信号采集的准确性。噪声的抑制和测试，是整个驱动板卡最重要的环节。
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3、 信号采集部分： - 作用：采集的电流、编码器信号通过计算可以实时反馈电机的状态。并且根据反馈的数据，可以实时调整PWM输出，使电机达到闭环控制。
- 设计时必备环节：
a、电压信号采集：AD、SDFM等; b、电流信号采集：AD、SDFM、霍尔器件等; c、编码器信号采集：QEP等; a、电压信号采集：监控电机运转处于正常、欠压、过压等各种状态。 b、电流信号采集：反馈电机U、V、W三相电流大小。 c、编码器信号采集：反馈电机转速、旋转方向的信息。
电机闭环运行的基础是信号采集，只有采集的信号及时、准确，电机才能在闭环状态下流畅运转。
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4、 保护部分 - 作用：保护硬件、电机等，防止损坏。
- 设计时必备环节：硬件保护、过流保护、手动触发保护。
- 需要重点考虑部分：以Infineon的IPM芯片为例：
a、硬件保护：使用采样电阻将U、W两相的电流大小转换为电压，再通过AMC1301后输出差分AD的电压信号。使用差分AD的一路与预先设计好的阀值电压进行比较，若高于阀值电压，则表示U、W两相电流太大，将IPM的Itrip信号拉高，关断IGBT控制部分。实现硬件自我保护。 b、过流保护：使用采样电阻将U、W两相的电流大小转换为电压，再通过AMC1301后输出差分AD的电压信号，使用差分ADC进行采集，在软件中设置电流阀值，若高于阀值电压，则使用GPIO将IPM的Itrip信号拉高，关断IGBT控制部分。实现软件过流保护。 c、手动触发保护：手动按钮将IPM的Itrip信号拉高。实现手动触发保护。
保护部分是保护硬件完整，创建安全实验环境的前提。只有在保护部分完善的前提下，才可以进行电机调试实验。
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5、 总结： 在伺服电机驱动设计和调试中，需要遵循以下步骤： - 调整电源部分，使各个电源都准备且满足驱动能力;
- 进行保护部分的测试，使用仪器模拟各种过流情况，确保各个保护部分都能正常运作;
- 进行驱动部分输出，首先进行开环运行，在开环运行的过程中，抑制噪声并测试各个反馈信号的准确性;
- 使用信号采集部分的反馈信息，使电机逐步进行在电流闭环、速度闭环和位置闭环。
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