ZHCAC12 January   2023 DRV8452 , DRV8462

PRODUCTION DATA  

  1.   摘要
  2.   商标
  3. 1步进电机驱动器的功率效率
  4. 2自动扭矩
    1. 2.1 自动扭矩：学习原理
      1. 2.1.1 配置自动扭矩学习例程
    2. 2.2 电流控制
      1. 2.2.1 设置电流控制参数
    3. 2.3 PD 控制环路
    4. 2.4 自动扭矩调优参数的影响
      1. 2.4.1 学习参数对负载瞬态响应的影响
      2. 2.4.2 ATQ_UL、ATQ_LL 迟滞的影响
      3. 2.4.3 负载分布对节能的影响
      4. 2.4.4 自适应 ATQ_UL、ATQ_LL
      5. 2.4.5 PD 参数依赖曲线
        1. 2.4.5.1 对 KP 的依赖
        2. 2.4.5.2 对 KD 和 ATQ_D_THR 的依赖
        3. 2.4.5.3 对 ATQ_FRZ 和 ATQ_AVG 的依赖
        4. 2.4.5.4 对 ATQ_ERROR_TRUNCATE 的依赖
      6. 2.4.6 不同电机速度下的 ATQ_CNT
      7. 2.4.7 不同电源电压下的 ATQ_CNT
      8. 2.4.8 电机温度估算
    5. 2.5 通过自动扭矩提高效率
  5. 3案例研究
    1. 3.1 应用 1：ATM 机
      1. 3.1.1 ATM 电机运行条件
      2. 3.1.2 具有自动扭矩功能的 ATM 电机
    2. 3.2 应用 2：纺织机器
      1. 3.2.1 纺织电机运行条件
      2. 3.2.2 具有自动扭矩功能的纺织电机
    3. 3.3 应用 3：打印机
      1. 3.3.1 具有自动扭矩功能的打印机电机
  6. 4总结
  7. 5参考文献

2.1.1 配置自动扭矩学习例程

启用自动扭矩算法后，必须运行学习例程来估计 ATQ_LRN 参数。

学习例程使用Equation3 中所示的 ATQ_LRN 与电机电流之间的线性关系。您必须选择执行学习的两个电流值（在电机上施加空载扭矩）。这两个电流值由 ATQ_LRN_MIN_CURRENT 和 ATQ_LRN_STEP 寄存器编程。

  • 初始电流电平 = ATQ_LRN_MIN_CURRENT x 8
  • 最终电流水平 = 初始电流水平 + ATQ_LRN_STEP

这两个电流下的 ATQ_LRN 值保存在 ATQ_LRN_CONST1 和 ATQ_LRN_CONST2 寄存器中。这两个寄存器用于为应用工作范围内的所有其他电流内插 ATQ_LRN 值。

表 2-1 列出了与自动扭矩学习例程相关的寄存器。

表 2-1 用于自动扭矩学习例程的寄存器
寄存器名称 说明
ATQ_LRN_MIN_CURRENT[4:0] 表示自动扭矩学习例程的初始电流电平。
ATQ_LRN_STEP[1:0] 表示初始电流电平的增量。支持四个选项：
  • 00b：ATQ_LRN_STEP = 128
  • 01b：ATQ_LRN_STEP = 16
  • 10b：ATQ_LRN_STEP = 32
  • 11b：ATQ_LRN_STEP = 64

示例：如果 ATQ_LRN_STEP = 10b 且 ATQ_LRN_MIN_CURRENT = 11000b，则：
  • 初始学习电流电平 = 24*8 = 192
  • 最终学习电流电平 = 192 + 32 = 224
ATQ_LRN_CYCLE_SELECT[1:0] 学习例程使电流跳转到下一个电平之后，保持一个电流电平的正弦半个周期数量。支持四个选项：
  • 00b：8 个半个周期
  • 01b：16 个半个周期
  • 10b：24 个半个周期
  • 11b：32 个半个周期
LRN_START 向该位写入 1b 将启用自动扭矩学习例程。学习完成后，该位自动变为 0b。
LRN_DONE 学习完成后，该位变为 1b。
ATQ_LRN_CONST1[10:0] 指示初始学习电流电平时的 ATQ_LRN 参数。
ATQ_LRN_CONST2[10:0] 指示最终学习电流电平时的 ATQ_LRN 参数。
VM_SCALE 当该位为 1b 时，自动扭矩算法根据电源电压变化自动调整 ATQ_UL、ATQ_LL 和 ATQ_LRN 参数。

在设置学习例程参数时，需要考虑以下几点：

  • 建议选择介于最大工作电流的 30% 至 50% 之间的初始电流电平。
  • 最终电流水平不得超过 255，并且可以在最大工作电流的 80% 和 100% 之间选择。
  • 电流波形失真（由于高速或低电源电压）会导致 ATQ_LRN 参数读取不正确。应从观察到波形失真的电流中选择学习电流电平。
  • ATQ_LRN_CYCLE_SELECT 的值较低，可加快学习速度。但是，在易受噪声影响的系统中，较高的 ATQ_LRN_CYCLE_SELECT 会导致更稳定的 ATQ_LRN 参数值。
  • 当电机达到稳态速度后，应进行学习。
  • 如果电机发生更改或电机速度变化 ±10%，则应重新学习。

简单总结，应该应用以下命令序列来启用自动学习：

  1. 向 ATQ_EN 写入 1b。
  2. 空载运行电机。
  3. 对 ATQ_LRN_MIN_CURRENT 进行编程。
  4. 对 ATQ_LRN_STEP 进行编程。
  5. 对 ATQ_LRN_CYCLE_SELECT 进行编程。
  6. 向 ATQ_LRN_START 写入 1b。
  7. 该算法会以初始电流电平运行电机并持续 ATQ_LRN_CYCLE_SELECT 个电气半个周期。
  8. 接着，该算法会以最终电流电平运行电机并持续 ATQ_LRN_CYCLE_SELECT 个电气半个周期。
  • 学习完成后：
    • ATQ_LRN_START 位会自动清零至 0b
    • ATQ_LRN_DONE 位变为 1b
  • ATQ_LRN_CONST1 和 ATQ_LRN_CONST2 会填充在各自的寄存器中
  • 电机电流达到 ATQ_TRQ_MAX

从原型设计测试了解 ATQ_LRN_CONST1 和 ATQ_LRN_CONST2 后，即可用于大规模生产，而无需再次调用学习例程。大规模生产中应使用以下命令序列：

  1. VREF 设置为与原型测试学习期间相同的值
  2. 对 ATQ_LRN_MIN_CURRENT 进行编程
  3. 对 ATQ_LRN_STEP 进行编程
  4. 对 ATQ_LRN_CONST1 进行编程
  5. 对 ATQ_LRN_CONST2 进行编程
  6. 向 ATQ_EN 写入 1b

图 2-3 展示了自动扭矩学习例程的综合流程图。

图 2-3 自动扭矩学习流程图
GUID-20221117-SS0I-QNDX-MZNF-MJ9ZRCN86GBM-low.png图 2-4 自动扭矩学习

从上到下绘制的图线依次为：负载扭矩、线圈电流、电源电流、nSCS。

图 2-4 展示了初始电流 (IFS1) 为 740mA 且最终电流 (IFS2) 为 2.2A 时的自动学习过程。ATQ_LEARN_CYCLE_SELECT 对应于 32 个半个周期。