为 AC 感应电机 (ACIM)、刷式直流电机、无刷直流电机 (BLDC)、永久磁性同步电机和步进电机等各类电机，寻找合适的模拟和数字产品、软件和支持，以精确控制位置、速度和扭矩

C2000 32 位实时控制器

软件概念 | DMC 系统 | 系统注意事项 | 器件功能

自 1996 年推出 TMS320F24x 系列以来，C2000 实时控制器平台一直是数字电机控制领域的业界领先者。2002 年，TI 首次推出基于 C28x DSP 引擎的 F281x 系列，成为专门针对高性能、数学密集电源电子产品控制而打造的首个 32 位架构。在 C28x 的基础上，我们创建了一系列代码兼容器件，以满足应用程序在性能、价格、外引脚及外设方面的各种需求。

C2000 MCU 用于各种三相电机应用，包括 AC 伺服驱动、精密运动控制、电子动力转向、HVAC 压缩器和鼓风机、工业泵以及洗衣机和电冰箱压缩器等设备。

借助 C2000 的如下功能，使用 C2000 的客户均已大获成功：

• 对无传感器操作和场定向控制 (FOC) 进行精确计算的一流功能
• 基础软件例程的电机控制库，以及随附的理论、文档和系统示例
• 高速、高精度片上模数转换器以及对速度或精度甚至更高的外部 ADC 的轻松支持
• 功能丰富的 PWM 发生器和支持任何系统电源拓扑的故障检测
• 合作伙伴提供的图形模拟、系统开发和自动代码生成工具

C2000 电机控制软件概念

• 最高精度和最高数字准确度
• 实现最简单重用和定制的模块化库（C 源码）
• 消除定点调节和饱和压力
• 最容易针对您的自定义电机进行调优
• 文档：理论、软件、系统、BOM、原理图

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• 电机控制基础软件块库（提供源码）
• 转换器和评估器：Clarke、Parke、滑动模式查看器、相压计算器、通量和速度计算器及评估器、解析器计算器
• 控制：信号生成、PID、BEMF 换向、空间矢量发生器
• 外设驱动器：适用于不同的模式和拓扑 - ADC、PWM、编码器、传感器捕获

• 具有可变输入和可变输出的模块化结构或宏
• 初始化时定义所有变量并将一个块的输出设置为下一个块的输入
• 运行时调用结构或宏函数
• 每个模块均提供完整文档 - 包括数学和 DMC 理论

DMC 系统：以增量方式连接块

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通过使用 DMC 库模块，我们逐步建立了完整的电机控制系统示例。这些系统示例已采用不同的电机类型、控制技术和反馈方法创建并且多数具有电隔离硬件验证平台。

这些系统最重要的功能是其全部采用增量编译方法，该方法允许编译增量代码区，以便开发人员可以逐步验证应用程序的每个部分。例如，在上面的无传感器 PMSM FOC 示例中，以下增量编译被内置到软件中。

• 编译层 1：使用虚拟信号，验证 Inverse Park、空间矢量发生，3 相 PWM 驱动器将生成正确的 PWM 波形
• 编译层 2：连接功率级，验证 ADC 转换、相压计算，Clarke 和 Park 转换
• 编译层 3：闭环 PID 电流控制验证
• 编译层 4：滑动模式查看器和速度评估器验证
• 编译层 5：闭环 PID 速度控制

所有系统均随附完整的工作软件、分步用户指南、丰富的文档、抓图和硬件组装。

这些白皮书包含有关设计 C2000 实时控制器的高性能驱动和电机控制方法的信息。

• C2000 电机控制入门 (PDF 164 KB)
• 设计高性能驱动 (PDF 193 KB)
• 电机控制方法 (PDF 160 KB)

数字电机控制库

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DMC 系统：Piccolo 和 Delfino

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DMC 系统：传统定点系列

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IQMath：虚拟浮点

IQMath 是 C28x 系列的内建库和编译器，可让您通过选择哪些位的二进制表示数为整数 (I) 而哪些是商 (Q) 来选择您的范围（并由此选择分辨率）。通过它，您还可以浮点格式编写 C 函数而不是处理定点调节，剩下的交给编译器来完成。

• 减少了启动、调优和调试工作
• 即时、全局或本地更改数字范围
• 针对最佳分辨率和动态范围进行调节
• 消除量化效果
• 减少调节和饱和压力
• 更好地与模拟和代码生成工具集成
• 单一来源设置为在定点和浮点处理器之间移动
• 轻松重用和重调新系统

实时调试

• 在芯片中实施，而不是由软件调试监视器实施
• 不需要 CPU 周期
• RTDX 始终可用，实时调试客户退货
• 非关键调试代码暂停，而继续为对时间要求极其严格的中断提供服务
• 访问存储器和寄存器而不会停止处理器

系统注意事项

最新的 Piccolo 系列器件包括最新的创新成就，并谨记以下目标：

降低系统成本并提高系统可靠性：

• 具有 POR/BOR 的片上电压监控器无需外部监控器，且其内置特性可消除所有 PWM 引脚上的启动假信号
• IEC-60730 的三级时钟保护
• 两个内部和可选外部振荡器
• 两个看门狗和时钟失败检测电路会自动切换为备份 OSC
• （如果两个内部故障器件在平稳关断后均进入跛形模式）
• GPIO 包括内部数字滤波器，可减小噪声并节省外部系统成本

在大多数美国以外的国家/地区，我们也看到各规范制订组织都要求将功率因数校正 (PFC) 包含在多数新的白色家电中，我们期望这一点也会发展到其它行业。

• 问题
• 3 相反向器和电机充当非线性负载并从供应商的线路中抽取谐波电流。这些谐波电流将丢失和失真。
• 解决方案
• PFC 保证通过的电流波形跟随线路的电压波形，不管负载或输入条件有何变化，同时将输出直流电压调节为一个稳定值。
• 模拟和 数字 PFC：
• PFC 的模拟或无源实施被锁定为单个模式，对操作条件变化的反应能力有限。
• 相反，有源或数字控制的 PFC 可对操作条件的变化采取行动并适应其变化，其精确度也更高，可消除电压和电流之间的任何相移，从而提高效率。
• 数字 PFC 的灵活性也使开发人员可使用可能比 PFC 无源实施更复杂的 PFC 拓扑。
• C2000 器件具有处理空间及高分辨率 ADC 和 PWM，即使通过成本最低的 Piccolo MCU，也可对无传感器 FOC 控制（及双轴 FOC）实施 PFC
• 所有 Piccolo 和 Delfino 解决方案中均包含示例硬件和软件。

图形模拟和代码开发

Mathworks Embedded Target 和 Visual Solutions VisSim 均支持面向 C2000 MCU（并与现有 DMC 硬件无缝连接）的图形电机控制开发工具。这些工具提供：

• 对 TI DMC 库及其它 TI 器件、数学和外设库的块支持
• 完整 DMC 系统的模拟、建模和验证
• 自动调优和系数查找程序
• 代码生成和目标部署
• 与 TI 的集成开发环境和硬件开发工具直接相连

C2000 器件功能

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电机控制的主要特性

C28x CPU

C28x 32 位 DSP 是数字电机控制的首选计算引擎。

• 提供最高精确度和最快吞吐量的计算密集型算法。
• 基于 DMC 库的无传感器 FOC 采用 ˜12 MIPS
• 扩展性能
• Delfino 系列提供单精度浮点单元
• FPU 是定点内核的扩展，在内核 DMC 算法中大约提高了 50% 的周期性能
• 在 Piccolo 系列中，我们将提供可选控制律加速器 (CLA)
• CLA 是具有 ADC 和 PWM 独立控制的浮点并行处理单元
• 设计用于数字电源应用中的超高速、低延迟控制环路
• 在发布 CLA DMC 库和系统示例的过程中，将允许内核 DMC 功能被“黑盒化并卸载”至 CLA，从而允许 C28x CPU 额外带宽用于其它系统功能

A/D 转换器

每个 F28x 器件上的 ADC 都具有共同祖先，但已在每个连续系列中得到改进，具有更准确的基准、更好的自动校准以及 DMA 支持。

• 具有高达 12.5 MSPS 吞吐量的 12 位 ADC 转换器
• 两个同步采样样片和保持电路
• 具有灵活转换启动和 16 个结果寄存器的单组或双组序列发生器
• 最新的 Piccolo 系列支持比例式运算、更灵活的序列发生器、可调节采集窗口，以及允许 ADC 预先调用 CPU 中断来同步转换样片的可用性与 CPU 的即时编译功能

PWM 生成

ePWM 模块提供业界功能最丰富、最灵活的 PWM 模式生成。

• 每个 ePWM 模块都有一个独立阴影 16 位时基（加、减或加减），可产生两个独立占空比输出
• 有一个可选上升沿和下降沿死区发生器、高频截波和可编程跳闸区域
• 即使缺少 MCU 时钟，跳闸区域仍正常工作，并允许您将外部引脚映射到 PWM 输出状态、中断、ADC 转换启动或 PWM 同步信号的任何组合。跳闸可同步也可异步，有一个偏移窗口，并可以逐周期或单触发模式运行
• 独立 ePWM 块可同步为公共时基或自动进行相位延迟
• 标准 PWM 分辨率连接到系统时钟，但也有高分辨率 PWM 具有 55ps 的准确分辨率，而 Piccolo 系列在占空比和期间上均提供高分辨率精度。