智能伺服，精准控制：匠基于芯创科技M6800系列MCU的低压伺服硬件方案设计，助力工业升级

时间： 2024-09-03 来源：匠芯创科技公众号

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匠芯创科技低压伺服硬件方案

随着工业4.0的推进和智能制造的兴起，工业机器人和电子制造设备经历了迅猛发展。低压伺服系统作为关键动力与控制组件，提高了生产效率和精度，促进制造工艺的自动化和智能化，在新兴产业中的应用日益增多，成为推动工业自动化和智能制造的关键力量。

匠芯创科技推出基于工业级高性能实时控制DSP M6800系列芯片的低压伺服硬件方案，以解决传统伺服系统在性能、可靠性和成本效益方面的挑战，助力客户快速实现产品的创新和市场竞争力的提升。

1. 电源篇

如下为M6800系列芯片低压伺服DEMO电路框架图：

接下来我们从电源部分开始介绍。

DC24~72V直接输入：

通过DC-DC输出15V与12V（用于风扇供电），15V通过DC-DC输出5V，5V通过DC-DC输出1.2V给予芯片内核供电和通过LDO输出3.3V用于给芯片供电，这里需要直接关注的点就是DC-DC电源芯片的输出电感选型计算。

例如5V电源输出，电感的具体计算公式为：

L：输出电感，单位H

Vout：输出电压，单位V

Vin：输入电压，单位V

Fsw：开关频率，单位Hz

Iout：输出电流，单位A

Kind：纹波电流与输出最大电流之比，一般取0.35

我们所选取的芯片开关频率为400KHz，输出电感为我们所需要求的参数，Iout是我们的输出电流，输出电流可以这样计算，5V所有供电的器件的电流的总和即为输出电流，本次设计电流为450mA，需要留有一定裕量取1A计算，最后计算电感值为23.81uH。取22μH，电感额定电流也需留有裕量，这里取值为1A，所以在选型电感的时候按照22μH，1A取选型即可，其余的DC/DC可按照数据手册同理计算。

2. 电流采样篇

M6800系列MCU芯片对于电机控制算法中的电流反馈输入方式：支持SDFM硬件解码输入及ADC采样输入。

SDFM硬件解码：

M6800系列芯片最多可支持4个SDFM并且支持串行输入解码与SINC1/2/3滤波器和支持OSR可配置（1~256），每个SDFM口可以接一个高精度隔离式 Sigma-Delta（ΣΔ）调制器，高精度隔离式 Sigma-Delta（ΣΔ）调制器有主动式时钟和被动式时钟两种型号，当使用的是主动式时钟的高精度隔离式 Sigma-Delta（ΣΔ）调制器时，只需要把时钟和数据管脚直接连接到M6800的SDFM采样模块的时钟输入引脚即可，如果是被动式时钟，则需要M6800主动生成一个时钟信号给高精度隔离式 Sigma-Delta（ΣΔ）调制器的时钟输入脚，同时也要把这个时钟信号接到M6800的SDFM模块的时钟输入引脚。

SDFM模块应用原理如下图：

ADC采样输入：

在M6800系列芯片的低压伺服DEMO上提供了2种ADC采样方式可供客户选择：上桥臂霍尔采样及下桥臂采样电阻采样。

上桥臂采样示意图如下：

上桥臂采样：在逆变器上桥与电机线之间进行采样，这种采样方法的优点是所采样的电流是连续的，可以实时反映电机的每一相电流，从而有效的提高控制精度与动态响应速度，但缺点是硬件成本相对下桥臂采样成本过高。

下桥臂电流采样示意图如下：

下桥臂电流采样：在逆变器下桥臂与母线负极之间进行采样，这种采样方法的优点是相对上桥臂，成本低，实现更简单，但是缺点是：只有在下桥臂开通时才能采样到电流，采样出来的电流是非连续的波形，必须保证每个PWM的周期内有足够的导通时间让其获取有效的电流采样，因此PWM的设置与ADC采集之间的同步显得尤为重要。

3. 编码器篇

电机控制算法除了电流采样还需要读取电机转子位置信号。M6800系列芯片可以支持增量式便编码器与绝对式编码器，我们的绝对式编码器硬件解码模块支持以下几点：

1) 可以支持两个编码器接口

2) 位置数据可以自动获取

3) 支持TA-IF/BISS-IF/ENDAT-IF协议

4) 最高可支持24-bit位置数据获取。

在DSP通过编码器反馈电路与电流采样电路后，这些数据传输到我们的HCL（硬件电流环）内进行处理，从而完成对电机的一个闭环控制。我们硬件电流环支持以下功能：

1) 支持自动获取ADC数据

2) QEP/TA-IF/ENDAT-IF/BISS-IF编码器位置数据

3) 支持CLARKE/PARK/PID/IPARK/SVPWM算法硬件加速

4) 内置死区补偿算法

5) 支持自动更新EPWM输出占空比

6) 支持断点模式

以上便是关于M6800芯片应用于低压伺服行业的一些实战应用。

匠芯创科技M6800系列MCU芯片引领低压伺服系统通过其高性能实时控制能力，为工业自动化和智能制造提供了强大的动力和精准控制。该方案优化了电源设计、驱动保护、电流采样，并全面支持编码器技术，为智能制造注入了创新动力。展望未来，M6800系列将继续推动工业自动化向更高效、智能的方向发展。

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Holychip（芯圣电子）MCU及MCU周边芯片选型指南

描述- 上海芯圣电子股份有限公司(Holychip)是一家专注于芯片设计研发和销售的集成电路设计企业，专业从事MCU及MCU周边芯片的研发和销售，致力于为客户提供高性能、高性价比的芯片产品、应用开发工具和系统解决方案。公司MCU及MCU周边芯片通用性强，性能优异，广泛应用于消费电子、智慧家电、智能照明、安防消防、工控医疗、汽车电子、IOT物联、通讯和PC等行业，为众多知名终端品牌提供专业的芯片产品和系统解决方案。

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芯海科技CST92F42：高性价比BLE MCU，实现60帧流畅刷屏！

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2024年9月26日，武汉芯源半导体带着最新产品CW32L010安全低功耗MCU作客电巢直播间，举行了一场璀璨的XR技术新品发布会，此次直播，武汉芯源半导体技术总监张亚凡、北中国区销售总监孙秀艳与大家分享了武汉芯源半导体的发展历程和重要时刻，全面介绍和讲解了新品CW32L010实现的技术优势。

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先楫HPM6300的低压伺服驱动器应用方案，具有高性能、高可靠性、高性价比等优点

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