TMC4671+TMC6100: Chipset für integrierte Servo-Steuerungen mit feldorientierter Regelung (FOC)

Der Trend zur zunehmenden Automatisierung unserer Umwelt bringt einen steigenden Bedarf für energieeffiziente Motorsteuerung mit sich. Der Fokus hat sich dabei von den großen Antrieben, bei denen ein offensichtliches Einsparpotenzial vorliegt auch zu den kleineren, eingebetteten Antrieben verschoben, für die große Inverter keine Option sind.

Das Chipset TMC4671+TMC6100 von TRINAMIC adressiert diesen Markt. Dabei ist der TMC4671 ein Motion Controller in dem alle notwendigen Regelschleifen in erprobten und verlässlichen State-Machines realisiert werden. Damit wird der Mikrocontroller und dessen Software von allen zeitkritischen Aufgaben entlastet. Alle Regelaufgaben übernimmt der Baustein unabhängig. Der Prozessor liefert lediglich die Initialisierung und danach Zielpositionen und Zieldrehzahlen. Der Servoregler hat integrierte Analog-Digital-Umsetzer, Lagegeber-Schnittstellen einen Positions-Interpolator für den Betrieb mit niedrig auflösenden Gebern und ist ideal für Anwendungen wie kollaborative Roboter, „Pick & Place“-Maschinen, E-Mobilität, Laborautomatisierung und Medizintechnik. Der TMC6100 ist ein dazu passender Gate-Treiber mit einstellbaren Strömen, so dass der Leistungsteil einfach über die MOSFETs skaliert wird.

Der TMC4671 wurde entwickelt, um in Embedded-Motorsteuerungen die Entwicklungszeit zu minimieren und gleichzeitig die Leistung von aufwändigen Invertern hinsichtlich Effizienz und Dynamik zu erreichen. Statt die Regler selbst auf einem Mikrocontroller oder Signalprozessor zu implementieren, braucht der Entwickler hier nur zu parametrieren, wobei die Software-Umgebung von Trinamic hilfreich ist.

Der TMC4671 bietet mit bis zu 100 kHz einstellbare Stromregler- und Schaltfrequenzen, die sonst nur mit FPGA oder großen DSP erreicht werden können. Speziell bei Motoren mit niedrigen Induktivitäten können so der Strom-Ripple und damit auch die Stator-Verluste deutlich reduziert werden. Der IC unterstützt verschiedene Positionsgeber-Schnittstellen von A/B/N Inkremental-Encoder, über Sinus/Cosinus-Signale bis zu digitalen und analogen Hall-Signalen, die nach Bedarf den kaskadierten Reglern zugeordnet werden können. Mit seiner Delta-Sigma-Strommessung kann der Baustein gut mit externen, isolierenden Frontends verwendet werden.

Das Evaluierungssystem TMC6100+TMC4671-EVAL-KIT bietet die Möglichkeit das Chipset mit Hilfe der kostenlosen PC-Software TMCL-IDE in Betrieb zu nehmen und die Motorregler zu Parametrieren. Als Besonderheit gibt es ein Real-Time-Monitoring-Interface (RTMI) mit dem über USB in Echtzeit auf alle Parameter zugegriffen werden kann. Das Vereinfacht die Regler-Optimierung erheblich. Beim weiteren Weg zum eigenen Design hilft das das Break-out-Board und Referenzdesign TMC4671+TMC6100-BOB. Hier kann direkt der eigene Mikrocontroller adaptiert werden um den Design-In-Prozess deutlich zu beschleunigen.

11.03.2021 GG

Zurück