蚌埠市起重电机有限公司

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关于电机控制技术给机器人带来的影响分析

  D(比例-积分-微分)校正算法或者FOC(磁场定向控制,有时也称之为矢量控制)控制算法能被固化到电机控制器中去。这使得理想的电机操作和负载及负载变化相匹配,从而强化电机性能。这些算法可以考虑到如因素如隙或其它来源导致的错误。利用这样的算法使精确控制加速和扭矩曲线以及设置速度成为可能。

  与有刷电机相比,无刷电机虽需更复杂的控制电路但却可以表现出更优的性能。通常BLDC电机需要配备一个反馈传感器,比如霍尔效应器件,,或者反电动势检测器件。(注意,通过获取传感反馈,传统有刷电机也能达到高级控制的效果,但内部设计和机电问题还是会影响电机性能。)

  另外一个无刷选择是步进电机(图4),此时用到开关电磁铁,电磁铁安置在中间磁芯环旁。通常步进的角度范围为大约1.8°(200步/转)至30°(12步/转),取决于永磁铁的个数,这个范围之外的值也是可以实现的。

  图4:步进电机中使用环绕在永久磁芯周围的环形电磁极;通过改变这些电磁极的通电顺序,电机可以产生转动力。(图片来源:MicrochipWebinar)

  通常来说步进电机并不转;取而代之,是轴一步一步定向移动,继而可被引导来转动完整旋转的一小部分,或者进行连续旋转。如果通电却没有步进指向,它们会维持在原位置;步进电机能以低rpm提供高扭矩。让步进电机转动最直接的方法是有序通断电磁铁,但这可能会带来抖动或振动。为了在某些不能容忍上述问题的情形下避免它们,一些高级的控制器支持了细分步进,此时绕组也按如此方式通电,这会使步进动作更加流畅,当然也比简单的通断控制更有持续性。

  在无刷电机和步进电机的应用领域之间有重叠部分。步进电机更适合于需要精确的进退动作,如捡拾和安置的应用领域,而不是需要长时间持续转动的领域,也适合于小的应用领域如不需要电机来提供高扭矩或速度的领域。另一方面,步进电机没有无刷电机能效高。

  还有许多其它的电机可供选择。电机的系列很多并且复杂,有很多的分支。例如,永磁铁同步电机(PMSM)是无刷电机(相对于转子)和交流感应电机(相对于定子结构)的结合体。它显示出了高能效、小体积中相对功率高、高扭矩重量比,快速响应时间还有相对容易控制等等特点,但价格相对也比较高。

  一个电机自身,甚至加上基本的电机电流控制部分,并不能构成一个机器动作系统,机器动作系统的组成包含三个主要功能模块(图5):

  1.实时控制器,表现为以下三种形式:一是作通常用途、运行着动作-控制固件的快速计算处理器;二是应用在控制方面、面向DSPFPGA;三是带硬连线和内置算法的专用控制器IC电路。

  2.一个或多个级联的驱动层,以把低层信号从控制器输出中取出,然后输出控制电子器件通断所需要的高电压/电流。

  3.MOS管(或者其它开关器件如IGBT或者双极型晶体管),其真正控制了流向电机绕组的电流。

  图5:一个完整的电机控制链中包含用作算法执行和计算的智能控制器。控制器的输出送到MOS管驱动级,继而反过来控制电机的电源开关——MOS管;许多应用中也存在着一个反馈回路,可以提供机器人的实时位置信息,因而也能被用来改变速度和加速度。(来源:Bill Schweber)

  选择元器件时,具体MOS管的选取首要取决于电机和绕组所需的电流和电压大小。尽管有成千上万种MOS管可供挑选,最终的选择往往由电机的这些额定值所决定(当然价格也是个很重要的考虑因素)。

  一旦MOS管型号确定下来了,MOS管驱动器的选择则由MOS管的额定值所决定;如果额定值很大,那可能需要一系列驱动组,取决于MOS管的尺寸。和MOS管本身的选择一样,驱动器的选择很大程度上取决于通断MOS需要多大的电压和电流。(注意此时在“驱动器”这个术语上有模糊和重叠性,因此请仔细查阅数据手册;一个“驱动器”可能指用来驱动MOS管的模块,也可能指“驱动”电机线圈的MOS管。或者更进一步,在某些芯片上“驱动器”IC同时包含了MOS管和它们的驱动器。)

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  NCS20561 精密运算放大器 10 MHz GBWP 65μV失调电压

  61系列高精度运算放大器具有轨到轨输入和输出,以及宽带宽。这些低静态电流,低噪声放大器经过调整,可提供低初始输入失调电压。这些运算放大器的工作电压范围为2.2 V至5.5 V.NCS20561和NCV20561分别采用SC74-A和SC88A / SC70-5封装的两种不同引脚配置。所有版本均指定用于-40°C至+ 125°C的运行.NCV前缀适用于汽车和其他需要独特站点和控制变更要求的应用; AEC-Q100合格且PPAP能力 特性 优势 增益带宽:典型值10 MHz 宽带宽和更快的压摆率 修整的偏移电压:65μVMax 高精度操作 电源电压:2.2 V至5.5 V 低电压,低功率运行 电压噪声密度:典型值10 nV /√Hz 高精度信号调理 轨到轨输入和输出 宽动态操作范围 静态电流:最大1.2 mA 应用 终端产品 电流检测 电机控制电路中的电流检测 电源电流监视器 电池供电仪表 传感器或传感器接口 医疗器械 工业 电源 计算机和服务器 汽车 医疗仪器 电路图、引脚图和封装图...

  NCS21911 精密运算放大器 2 MHz带宽 低噪声 零漂移 25μV偏移

  1x系列高精度零漂移运算放大器具有低输入失调电压和随时间和温度的低失调漂移。这些器件具有低静态电流和低噪声性能,轨到轨输出摆幅在10 mV以内。 NCS21911可在4 V至36 V的宽电源电压范围内工作。所有型号的额定工作温度范围均为-40°C至+ 125°C。 NCV前缀下提供汽车合格选项。 特性 优势 低偏移电压:25μVMax 输出低误差 低偏移漂移:0.085μV/°C max 温度精度更高 电源电压:4至36V 宽电源电压范围 静态电流:最大570μ 低功耗 低噪音:典型值22 nV /√Hz 精确性能 增益带宽积:典型值为2 MHz 速度更快,压摆率更高 轨到轨输出 应用 终端产品 温度监测 传感器应用 电子秤 医疗仪器 电流传感 汽车 电源 牵引逆变器 电机控制 传感器接口 电路图、引脚图和封装图...

  STK541UC62A-E 智能功率模块(IPM) 600 V 10 A.

  逆变器IPM”是高度集成的设备,包含从单个SIP模块(单列直插式封装)中的HV-DC到3相输出的所有高压(HV)控制。输出级采用IGBT / FRD技术,并通过故障检测输出标志实现欠压保护(UVP)和过流保护(OCP)。内部升压二极管用于高侧栅极升压驱动。 特性 高侧预驱动电路内部自举电路引起的单控电源 所有控制输入和状态输出均处于与微控制器直接兼容的低电压电平 内置交叉传导预防 外部可访问的嵌入式热敏电阻,用于衬底温度测量 过流保护电流的水平可通过以下方式调节:外部电阻,“RSD” 应用 终端产品 电机驱动系统 电机控制系统 工业/ Gen控制系统 HVAC 电路图、引脚图和封装图...

  0系列eFuse是一款经济高效的可复位保险丝,可以极大地提高硬盘驱动器或其他电路的可靠性,避免灾难性和停机故障。它旨在缓冲负载设备,使其免受过高的输入电压的影响,从而损坏敏感电路。它包括一个过压钳位电路,可在瞬态期间限制输出电压,但不会关闭器件,从而允许负载电路继续工作。 特性 优势 低Rds(上) 减少给定电流的传导损耗和电压降 低静态电流 降低整体偏置电流系统。 高持续电流驱动能力 允许在没有SOA问题的情况下驱动包括容性负载在内的大负载 三态EN / FLT引脚 允许并联eFuse以及同步开启和关闭 应用 终端产品 辅助过流保护和背板上的SATA电源 用于HDD / SSD的SATA电源热插拔和过流保护 电源过流保护 服务器的热插拔风扇 工业电源,电机控制的过流保护 工业级保护继电器 服务器和主板 存储 电源 热插拔风扇 工业应用 继电器更换 电路图、双星型电机引脚图和封装图...

  STK551U3A2A-E 智能功率模块(IPM) 600 V 20 A.

  能功率模块(IPM)是一款高度集成的设备,包含从单个小型SIP模块中HV-DC到3相输出的所有高压(HV)控制。输出级采用IGBT / FRD技术,并实现欠压保护(UVP)和过流保护(OCP)。内部升压二极管用于高侧栅极升压驱动。 特性 优势 过流保护电路 可以进行快速保护(自我保护) 所有通道的欠压锁定 安全异常时所有IGBT门关闭 上/下ON预防电路 系统故障可以减少噪音 电机控制系统 认证:UL1557(文件号:E339285) 应用 终端产品 3相电机 HVAC 洗衣机/烘干机 洗碗机 冰箱 一般控制系统 电路图、引脚图和封装图...

  NCP81074 小型 高速低侧MOSFET驱动器 具有10A吸收/源功能

  74是一款单通道,低侧MOSFET驱动器,能够吸收和提供高达10A的电流。该驱动器可在米勒高原区域提供7A峰值电流,以克服切换期间MOSFET的米勒效应。分离输出配置允许调整开启和关闭转换速率。这些器件采用SOIC8和2mm x 2mm DFN封装。 特性 优势 高电流驱动能力 降低开关损耗 双输入设计 允许差分输入信号进行更多控制 应用 终端产品 隔离砖 电信和数据中心设备 工业电机 服务器,电信和数据中心设备的隔离电源 电机控制 辅助同步整流器 电路图、引脚图和封装图...

  NCV5106 MOSFET / IGBT驱动器 高压 高压侧和低压侧

  6是一款高压栅极驱动器IC,提供两路输出,用于直接驱动2个N沟道功率MOSFET或IGBT,采用半桥配置版本B或任何其他高端+低端配置版本A. 它使用自举技术确保正确驱动高端电源开关。驱动程序使用2个独立输入。 NCP5109 = 200V NCP5106 = 600V 特性 高压范围:最高600 V dV / dt抗扰度±50 V / nsec 栅极驱动电源范围为10 V至20 V 高低驱动输出 输出源/灌电流电流能力250 mA / 500 mA 兼容3.3 V和5 V输入逻辑 输入引脚上的Vcc摆动 匹配传播两个渠道之间的延迟 输入阶段的输出 适应所有拓扑的独立逻辑输入(版本A) 交叉传导保护机智h 100 ns内部固定死区时间(版本B) 在两个通道的Vcc LockOut(UVLO)下 Pin-to-Pin与行业标准兼容 应用 终端产品 半桥电源转换器 全桥转换器 电动助力转向和电机控制 汽车动力转换 电路图、引脚图和封装图...

  LV8907UW 用于汽车的无传感器三相无刷直流电机控制器 带栅极驱动器

  是一款高性能,无传感器的三相BLDC电机控制器,带有集成栅极驱动器,用于驱动外部N-MOSFET。片上两级电荷泵为各种超低RDS(ON)型外部N-MOSFET提供所需的栅极电流。该器件提供丰富的系统保护和诊断功能,如过流,过压,短路,欠压,过温等等。它支持开环和闭环速度控制,具有用户可配置的启动,速度设置和比例/积分(PI)控制系数,适用于各种电机和负载组合。 LV8907内置线性稳压器,用于为外部电路,看门狗定时器和本地互连网络(LIN)收发器供电,提供最小的系统解决方案。提供SPI接口用于参数设置和监视系统运行状况。 LV8907具有高达175°C的工作结温耐受性和电气LIN兼容控制信号(PWM和使能),是独立的汽车BLDC电机控制系统的理想解决方案。 特性 优势 经营结温高达175°C 适用汽车应用 工作电压范围为5.5 V至20 V,容差范围为4.5 V至40 V 各种电机的广泛性能 嵌入式专有无传感器换向控制 BOM成本降低 内置LIN收发器和看门狗定时器 与汽车网络的连接系统 用于实时参数化和诊断的SPI接口 微处理器的可选功能 各种系统保护功能...

  30是一款700 V高侧和低侧驱动器,具有高驱动能力,适用于AC-DC电源和逆变器。 NCP51530在高工作频率下提供同类最佳的传播延迟,低静态电流和低开关电流。因此,该器件可为高频工作的电源提供高效设计。 NCP51530采用SOIC8和DFN10封装。 特性 优势 高压范围:高达700 V AC / DC设计的设计余量 传播延迟非常快(B版本为25 ns) ) 适合高频操作 匹配传播延迟(最大7 ns) 提高效率允许并联 高达50 V / ns的高dv / dt抗扰度和负瞬态抗扰度 非常稳健的设计 DFN10封装,具有优化的引脚输出 小PCB占位面积,改善的爬电距离和寄生 快速上升和下降时间(最长15 ns) 适合重载 应用 终端产品 半满和满-bridge Converters 有源钳位反激式适配器 电机控制电源 服务器,电信和工业用电源 电动助力转向 太阳能逆变器 电路图、引脚图和封装图...

  3专门设计用作高功率应用的IGBT驱动器,包括交流感应电机控制,无刷直流电机控制和不间断电源。虽然设计用于驱动分立和模块IGBT,但该器件为驱动功率MOSFET和双极晶体管提供了经济高效的解决方案。器件保护功能包括选择去饱和或过流检测和欠压检测。这些器件采用双列直插和表面贴装封装,包括以下特性: 特性 高电流输出级:1.0 A源/ 2.0 A接收器 常规和感测IGBT的保护电路 可编程故障消隐时间 防止过电流和短路 针对IGBT优化的欠压锁定 负栅极驱动能力 成本有效地驱动功率MOSFET和双极晶体管 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...

  4是一款高压电源栅极驱动器,提供两路输出,用于直接驱动2个N沟道功率MOSFET或以半桥配置排列的IGBT。它使用自举技术确保正确驱动高端电源开关。 特性 优势 高压范围:高达600 V 坚固灵活的设计 dV / dt Immunity 50 V / nsec 稳健的设计 栅极驱动电源范围为10 V至20 V 供电范围广 高低驱动输出 适用于半桥转换器拓扑 输出源/吸电流电流能力y:250 mA / 500 mA 适用于中低功率应用 兼容3.3 V和5 V输入逻辑 微控制器操作的低电平输入 输入引脚上的Vcc摆幅 灵活的输入等级直至Vcc 在两个渠道的Vcc LockOut(UVLO)下 稳健的设计 引脚与行业标准兼容 减少设计工作 两个通道之间的匹配传播延迟 内部固定死区时间的1输入( 520 ns) 应用 终端产品 半桥电源转换器:中低功率 照明镇流器 白色商品 电机控制 电路图、引脚图和封装图...

  7可编程七通道半桥MOSFET预驱动器是用于驱动逻辑电平NMOS FET的FLEXMOS汽车级产品系列之一。该产品可通过串行SPI和CMOS兼容并行输入的组合进行控制。预驱动器提供先进的MOSFET控制和保护。设备和应用程序诊断数据通过SPI进行通信。 特性 优势 7个半桥前驱动器 最多可并联控制三台电机或两台电机独立控制 集成电荷泵 N沟道MOSFET可用于高侧级和开关反向电池保护 打开负载保护 检测未连接的负载 过载保护 外部MOSFET和负载保护 可编程摆动速率控制 灵活控制MOSFET的开关损耗并提高EMC Per形成 QFN包装 小板占地面积和良好的散热性能 应用 终端产品 座椅电机执行器 门锁执行器 行李箱升降执行器 天窗执行器 升降机执行器 汽车市场的有刷直流电机控制 电路图、引脚图和封装图...

  4可编程四通道半桥MOSFET预驱动器是用于驱动逻辑电平NMOS FET的FLEXMOS汽车级产品系列之一。该产品可通过串行SPI和CMOS兼容并行输入的组合进行控制。预驱动器提供先进的MOSFET控制和保护。设备和应用程序诊断数据通过SPI进行通信。 特性 优势 4个半桥预驱动器 最多可并联控制三台电机或两台电机独立控制 集成电荷泵 N沟道MOSFET可用于高侧级和开关反向电池保护 打开负载保护 检测未连接的负载 过载保护 外部MOSFET和负载保护 可编程摆动速率控制 灵活控制MOSFET的开关损耗并提高EMC Per形成 QFN包装 小板占地面积和良好的散热性能 应用 终端产品 座椅电机执行器 门锁执行器 行李箱升降执行器 天窗执行器 升降机执行器 汽车市场的有刷直流电机控制 电路图、引脚图和封装图...

  0422是一款微步进步进电机桥控制器,适用于大电流范围双极应用。芯片通过SPI接口与外部控制器连接,以控制两个外部功率NMOS H桥。它具有片上稳压器,电流检测,自适应PWM控制器和具有智能斜率控制开关的预驱动器,使该器件符合EMC标准,适用于工业和汽车应用。它使用专有的PWM算法进行可靠的电流控制。 特性 两相步进电机的双H桥预驱动器 通过SPI编程可编程电流 片上电流转换器 SPI接口 速度和负载角度输出 9步模式从完整步长到128微步 通过两个外部检测电阻的电流检测 自动选择快速和慢速衰减的PWM电流控制 具有可选电压斜率的低EMC PWM 全输出保护和诊断 热警告和关机 与3.3 V微控制器兼容 集成3.3 V稳压器为外部微控制器供电 用于复位外部微控制器的集成复位功能 综合监察功能 应用 终端产品 电机控制 HVAC 工业控制系统 电路图、引脚图和封装图...

  备用于切换感应负载,如继电器,螺线管白炽灯和小型直流电机,无需使用空转二极管。该器件集成了所有必需的产品,如MOSFET开关,ESD保护和齐纳钳位。它接受逻辑电平输入,因此允许它由各种设备驱动,包括逻辑门,反相器和微控制器。 特性 在DC之间提供强大的驱动程序接口继电器线圈和敏感逻辑电路 优化开关继电器从3.0 V到5.0 V电压轨 能够驱动额定功率高达2.5 W,5.0 V 的继电器线圈 内部齐纳二极管消除了对续流二极管的需求 内部齐纳钳位路由引起的电流接地以实现更安静的系统操作 低VDS(on)降低系统电流排水 应用 电信:线路卡,调制解调器,答录机和传真 计算机和办公室:复印机,打印机和台式电脑 消费者:电视和录像机,立体声接收器,CD播放器,盒式录音机 工业:小家电,安全系统,自动测试设备,车库门开启器 汽车:5.0V驱动继电器,电机控制,电源锁和灯驱动器 电路图、引脚图和封装图...

  备用于切换电感负载,如继电器,螺线管白炽灯和小型直流电机,无需使用续流二极管。该器件集成了所有必需的产品,如MOSFET开关,ESD保护和齐纳钳位。它接受逻辑电平输入,因此允许它由各种设备驱动,包括逻辑门,反相器和微控制器。 特性 在DC之间提供强大的驱动程序接口继电器线圈和敏感逻辑电路 优化开关继电器从3.0 V到5.0 V电压轨 能够在5.0 V下驱动额定功率高达2.5 W的继电器线圈 内部齐纳二极管消除了对续流二极管的需求 内部齐纳钳位路径感应电流接地更安静系统操作 低V DS(on)减少系统电流消耗 应用 终端产品 继电器Switchi ng 感性负载切换 线路卡,调制解调器,应答机,传真 复印机,打印机,台式电脑 电视和录像机,立体声接收器,CD播放机,盒式录像机 小家电,安全系统,自动测试设备,车库门开启器 5.0 V驱动继电器,电机控制,电源锁,灯驱动器 电路图、引脚图和封装图...

  电器驱动器旨在用集成的SMT部件替换三到六个分立元件的阵列。它可用于切换3至6 Vdc感应负载,如继电器,螺线管,白炽灯和小型直流电机,无需使用续流二极管。 特性 在直流继电器线圈和敏感逻辑电路之间提供稳健的驱动器接口 优化从3开关继电器V至5 V导轨 能够在5 V下驱动额定功率高达2.5 W的继电器线圈 具有低输入驱动电流和良好的背对背瞬态隔离功能 内部齐纳二极管消除了对自由二极管的需求 内部齐纳钳位路径感应电流接地以实现更安静的系统操作 保证关闭状态,无输入连接 支持Larg具有最小断态泄漏的系统 符合1C类人体模型的抗ESD能力 低饱和电压允许使用更高电阻的继电器线圈,从而减少系统电流漏极 应用 电信:线路卡,调制解调器,应答机,传真机,功能手机电子Hook Switch 计算机和办公室:复印机,打印机,台式电脑 消费者:电视和录像机,立体声接收器,CD播放器,盒式录像机,电视机顶盒 工业:小家电,白色家电,安全系统,自动测试设备,车库门开启器 汽车:5.0 V驱动继电器,电机控制,电源锁,灯驱动器 电路图、引脚图和封装图...

  0512是一款用于双极步进电机的微步进步进电机驱动器。芯片通过I / O引脚和SPI接口与外部微控制器连接。它具有片上稳压器,复位输出和看门狗复位功能,能够为外围设备供电。 AMIS-30512包含一个电流转换表,根据NXT输入引脚上的时钟信号和DIR(方向)寄存器或输入引脚的状态,进行下一个微步。该芯片提供所谓的速度和负载角输出。这允许基于负载角度创建失速检测算法和控制回路以调节扭矩和速度。它采用专有的PWM算法实现可靠的电流控制。 AMIS-30512采用I2T100技术,可在同一芯片上实现高压模拟电路和数字功能。该芯片完全兼容汽车电压要求。 AMIS-30512非常适用于汽车,工业,医疗和海洋环境中的通用步进电机应用。 特性 用于两相步进电机的双H桥 可编程峰值电流上升使用5位电流DAC达到800 mA 片上电流转换器 SPI接口 速度和负载角度输出 从全步到32步的七步模式 完全集成的电流检测 自动选择快速和慢速衰减的PWM电流控制 低EMC PWM可选择的电压斜率 有源反激二极管 完整输出保护和诊断 热警告和关机 兼容3.3 V微控制器,5.0 V...

  是50 mA LDO线性稳压器。它是一款非常稳定和精确的器件,具有超低的接地电流消耗(在整个输出负载范围内为4.7 uA)和宽输入电压范围(最高24 V)。稳压器具有多种保护功能,如热关断和限流。 类似产品: NCP715 NCP716 NCP716B NCP718 输出电流(A) 0.05 0.08 0.15 0.30 PSRR f = 1 kHz(dB) 52 60 53 52 压差电压(V) 0.230 0.310 0.600 0.275 特性 优势 工作输入电压范围:2.5 V至24 V 宽VIN也适合电池供应 1.2 V,1.5 V,1.8 V,2.5 V,3.0 V,3.3 V,5 V Fixe d输出电压选项 设计灵活性 低4.7 uA典型静态电流 延长电池寿命 PSRR在1 kHz时为54 dB 适用于噪声敏感电路 热关断和限流保护 保护产品和系统免受损坏 提供XDFN6 1.5 x 1.5 mm,TSOP-5和SC-70封装 满足设计和制造需求的多种包装选项 应用 终端产品 便携式设备 通信系统 超低功耗微控制器 智能手机充电器 工业电机控制 恒温器 电路图、引脚图和封装图...

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