交流伺服驅動系統硬件單元電路設計

　　基于IRMCK201的交流伺服驅動系統的硬件設計主要包括高壓主電路設計、功率驅動電路設計、電流電壓采集電路及過流過壓保護電路設計

、編碼器位置反饋電路設計、主機接口電路及外部接口電路設計幾個部分。

　　主電路設計
　　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。

　　功率驅動電路的設計
　　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個柵極驅動芯片, 3個具有限流電阻器和一對過溫保護的NTC熱敏電阻/電阻的陰極負載二極管，因而可以大大簡

化功率驅動電路的設計。圖2為該模塊的典型應用圖。

    主機接口電路
　　IRMCK201提供了多種與外部主機通信方式，主機可以通過RS-232/RS-422/485、SPI接口或8位并行接口來配置和監控系統的運行。RS-

232/RS-422/485通信方式可以通過硬件選擇，通過MAX232進行電平轉換，RS-232接口允許PC直接對其進行寄存器的配置修改及狀態讀取，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8MHz，可以實現與主機高速通信。不同通信方式通常

都處于激活狀態，可以相互切換，但不能同時運行。

　　伺服電機電流檢測電路設計
　　通常伺服電機的電流檢測通過在電機相電路中串連一個小電阻，測量電阻壓降，通過A/D轉換進行采集。IRMCK201提供與ADS7818 A /D轉

換器接口，通過多路復用器4052可以輸入四路模擬信號，作為轉速或轉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行電流檢測之外，還提供與IR2175線性數字電流傳感

芯片直接接口引腳，用來測量伺服電機的相電流。

　　IR2175線性電流傳感芯片作用是將電流信號從伺服電機的驅動電路轉換倒低端驅動電路，以便控制電路進行處理。在伺服電機相電路

中串聯一個取樣電阻，隨著電機相電流的變化，取樣電阻上面產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生電壓應為260mV。在IR2175的電路中，交流輸入信號被轉換成載頻為130kHz的

PWM 信號，經過電平轉換，PWM信號被轉換成了以地為參考點的信號。

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

，脈沖頻率可以達到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，也可以復用。系統上電時可以通過HALL傳感器及Z脈沖位置估算編碼器初始值。