典型的直流伺服驱动器的结构如图1-1所示。整个系统是由电.docVIP

直流伺服驱动器凭借其优异的驱动性能,在工业、医疗、国防等领域有着广泛应用。典型的直流伺服驱动器的结构如图1-1所示。整个系统是由电流环、速 度环和位置环构成的多环控制系统。传统的伺服驱动器使用运放为核心的模拟电路构成,其有结构复杂、参数调整不易和系统性能易受环境影响等缺点。随着微处理 器技术、模拟数字接口技术和功率半导体技术的长足发展,现代的直流伺服驱动器普遍采用由微处理器为核心的数字控制系统。以微处理器为核心的伺服驱动器不但 可以方便实现以前用模拟电路无法实现的控制算法,并且有着结构简单、参数调整方便、系统性能对环境参数不敏感等优点。同时,数字控制系统还可以充分利用成 熟的网络连接技术,实现多机并行运行。　　 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 1-1?????? 2?芯片特性简介　　?????? SPMC752313A是μ’nSP?系列产品的一个新成员,是凌阳科技新推出的专用于电机驱动的16位微控制器。其拥有性能出色定时器和PWM信号发生器。可以方便的实现各种电机伺服驱动方案。?????? SPMC75F2313A在4.5V~5.5V工作电压范围内的工作速度范围为0~24MHz,拥有2K字SRAM和32K字闪存ROM;最多33个可编 程的多功能I/O端口;4个通用16位定时器/计数器（其中有一个电机驱动专用PWM波形发生器,一个位置侦测接口定时器）,且每个定时器均有PWM发生 的事件捕获功能;2个专用于定时可编程周期定时器;可编程看门狗;低电压复位/监测功能;8通道10位模-数转换。在这些硬件外设的支持下 SPMC75F2313A在电机控制领域有相当优秀的表现。SPMC75F2313A的特性如下：?? 点击看原图 ?????? 3?系统总体方案介绍　　?????? 本伺服驱动器主要由凌阳SPMC75F2313A、由IRF540组成的功率全桥和各种接口模块组成,其结构框图如图 3-1所示。驱动器使用带电流环的位置伺服结构,其中位置伺服环可根据需要选择是否接入系统。驱动器使用20KHz的双极性PWM,以保证系统良好的动态 性能。 ????????????????????????????????????????????????????????????????????nbs p; 3-1?????? 系统工作流程：　　?????? SPMC75F2313A接受来自各种控制接口的控制信息,并转换成相应的电机控制信息。?????? SPMC75F2313A内部的电机驱动模块依据控制信息和电机本身反馈的状态信息产生PWM驱动信号,经MOSFET功率放大后驱动电机运行。同时,内 建的保护电路随时监示系统状态,一旦系统异常,保护电路会立即动作,保护整个系统不会异常情况而损坏,同时提醒用户检查。?????? 4?系统硬件设计　　?????? 系统驱动部分的电路原理图如图 4-1。电路由主控MCU核心（SPMC75F2313A）、功率驱动电路（IRF540组成的功率桥）、MOSFET驱动保护电路、霍尔电流传感电路、 增量编码器接口电路和DC/DC电源变换电路几部分构成。其中SPMC75F2313A主要实现电机驱动所需PWM信号的产生、系统控制、人机接口等控制 功能。　　 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 4-1?????? 驱动电机所需的四路PWM信号由SPMC75F2313A内部的MCP定时器产生,信号由芯片的IOC端口输出,经栅极驱动电路后驱动功率MOSFET（IRF540）。PWM信号经IRF540功率合成后输出驱动直流伺服电机。　　?????? 霍尔电流传感器提供实时的电机工作电流信号,电流信号经SPMC75F2313A内部的ADC模块AD转换后供给电机驱动模块使用。　　?????? 增量编码器接口使用SPMC75F2313A内部的PDC定时器实现,为SPMC75F2313A内部固化的电机驱动模块提供位置和速度信息,从而完成系统的速度和位置控制。　　?????? 系统保护电路由SPMC75F2313A内部MCP定时器的硬件保护逻辑和外部保护电路两部分组成。保护电路会时刻监测系统工作状态,一旦系统异常（过 压、欠压、过流、过载等情况）,保护电路会立时拉低MCP定时器的错误保护输入端（IOC9）,SPMC75F2313A内部的驱动硬件会立即禁止所有 PWM输出（变为高阻态）,关断所有功率器件,确保系统不会因这些异常情况而损坏。同时申请中断,请求CPU对相应