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使用TRINAMIC智能微系统开发电动机驱动器是您的最佳选择

通常情况下,设计技术工程师要不将运动控制组件作为完整的独立单元,要不自己进行构建。可是,从零开始设计电机机驱动器和运动控制组件需要相关处理电机的详细应用知识。通常情况下需要实行一系列技术的经验,比如电动机控制环,读取位置传感器及其与多种总线和通讯接口的连接。因为将电机驱动器集成到其产品中的设备制造商和系统集成商的核心竞争力通常情况下位于更高的抽象水平,所以,自己进行打造产品的决定或许会使公司的关注力和精力从公司的核心研发任务上变更出去。德国TRINAMIC芯片内部集成算法,大大缩小成本和开发周期。

另一种考虑是购买电机驱动器,这些驱动器是独立的硬件和软件构建块,能够将其集成到产品中,而不需要明白电动机控制的详细知识。本文将比较将电机驱动器集成到运动控制应用程序中的权衡,此些驱动程序是完整购买的单元还是要单独的构建块,而不是内部构建。它将分析购买的驱动器和构建块的不同类型的体系结构和功能,以及为什么它们那么重要。

一.为什么要创立自己的?内部研发伺服驱动器的优势

一家公司或许出于以下几个原因而决定自己进行构建自己的伺服驱动器。在当中绝大多数的反映了每种机驱动器设计都要满足特定应用的复杂性,及其许多现有现成驱动器解决方案的局限性。TMCC160功能强大,覆盖了以下所有功能并解决其问题。

设计技术工程师通常情况下会对应用程序中的电机驱动器有极其具体的需求列表,包括尺寸,成本,功能,性能和功率。寻到与清单上的全部内容几乎匹配的商用设备或许很艰难。因为物理尺寸,形状因数或与机械集成相关的问题,商用产品或许不合适。或者它们或许不符合要求的技术规格,比如电压和功率水平。

即便技术工程师确实找到了正确的产品,在需要时也或许无法运用该产品以满足特定的生产窗口,或者其价格没有达到产品的目标成本。通常情况下,他们都要权衡些许功能和规格以获得所需的全部选项。

内部研发伺服驱动器通常情况下表明着技术工程师能够创建满足其全部规格的设备。其他原因包括重新设计较旧硬件以翻新产品的能力,及其渴望更独立于外部供应商以实现更好的产品生命周期管理的愿景。创立与购买的主要原因是公司要运用自己的运动计划,倾斜或定位功能。比如,产品或许需要极其快速且方便同步的界面,比如多轴运动控制设备中的步进/方向界面。如果该接口在商用设备中不可用,则构建自己的设备通常情况下是唯一的选择。

将数字数据转换为物理运动或许极其艰难。如果商用机驱动器不提供对关键接口或运动模式的支持,则或许需要其他软件层。此些翻译功能需要耗费些许时间来研发和集成。更糟糕的是,额外的通信层会引入延迟,这会降低现场的控制系统性能,并使产品开发过程中的工程设计变得更加复杂。不管接口是简单的(例如SPI(串行外围接口)或UART),还是更复杂的(例如CAN(控制器局域网)或RS-485),工程师都应首先使用演示设备或评估套件,然后才能使用。估计积分时间。

二.驱动器主要开发任务和问题

内部开发自己的电机驱动器的公司必须完成一长串的任务,这些任务要占用大量的开发时间,并伴随着弊端。

首先,工程师必须从数百种可用的微处理器中开展选择。除去正确的封装,引脚选择,电压电平和许多其他功能外,它还必须足够便宜,并且具有应用程序所需的最低计算能力。仅由于选择的数量众多,这是一项艰巨的任务。另外,由于新版本是从指定供应商每两年发布一次的,因此这可能迫使公司将工业产品的开发周期缩短到比他们想要的更短的时间。

接下来,工程师必须选择并实施电动机控制算法,这需要电动机和运动控制专家。这不仅增加了研发人员,而且一般很难寻找到这些专家,给人力资源部门带来了很大困扰,德国TRINAMIC作为精密运动控制专家,在运动控制方便给予了很多客户方便。

工程师必须选择组件并创建用于功率级的电子电路,包括栅极驱动器和MOSFET。他们必须注意机械集成,选择正确的连接器和电源。他们还必须设计强制性的PCB(印刷电路板)原理图和布局,包括设计电流测量和附加的模拟电路。

克服这些障碍后,研发必须确保设计符合特定标准或认证,例如医疗设备的安全要求。他们可能还需要确保产品与旧设备的兼容性,这可能意味着较旧零件的可用性很大困扰。

除这些常规任务外,工程师还必须选择一个或多个传感器开展电动机控制,并将它们与电动机驱动器接口。他们还必须选择与命令级控制器(例如PLC(可编程逻辑控制器)或工业PC)的通信接口(例如EtherCAT)。

图2设计工程师在设计电机驱动器时必须考虑的开发和决策任务。

内部开发伺服驱动器通常意味着工程师可以创建满足其所有规格的设备。其他原因包括重新设计较旧硬件以翻新产品的能力,以及希望更独立于外部供应商以实现更好的产品生命周期管理的愿望。

购买高度集成的微系统的优势是什么?

在新的电机驱动解决方案的规格说明过程中,设计工程师有许多不同的选择。可以使用现代微系统将电机控制和接口功能集中到易于使用的构建块中。它们有几种形式:预配置的微控制器,可在软件中实现电机控制功能;具有电机和运动控制功能的多核微控制器;以及集成了总线系统驱动程序和相应软件堆栈的其他解决方案。

所有这些解决方案都与完整的驱动器解决方案形成鲜明对比,后者还将功率级和测量电路集成在一个完整的模块中。这些完整的驱动器解决方案是最灵活的解决方案,并且开发成本较低,因为设计工程师只需要将它们集成到系统中即可。此外,它们通常包含不需要的功能,但仍然必须付费。尽管内部设计电动机驱动器的开发成本往往较高,但从制造成本的角度来看,通常效率更高。这是因为通常工具成本较低,而主要的额外成本是原型制作,通常计为开发成本。

高度集成的微系统在制造与购买之间提供了一种平衡的方法。它们不仅集成了电动机和运动控制功能,还集成了诸如CAN或EtherCAT的命令级接口,还集成了功率级的各个部分,例如栅极驱动器。使用这些系统,工程师无需设计这些关键功能,而仍保持所需的灵活性。这些解决方案还通过使用评估套件和标准模块以及利用运动控制专家精心开发且易于实现的标准API(应用程序接口)来加快设计过程。硬件设计工程师仍然可以灵活地将功率级与    他们的需求相匹配,从而调整驱动器的外形尺寸和尺寸。

结论

在通常的成本和时间限制下开发电动机驱动器时,设计工程师可以利用高度集成的运动控制微系统,TRINAMIC刚好具备这些优势。这些不仅可以访问工程师可能不具备的先进运动控制专业知识和功能,而且还可以实现快速,精简和轻松的设计。

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