TIDM-02006

Distributed multi-axis servo drive over fast serial interface (FSI) reference design

TIDM-02006

设计文件

概述

此参考设计展示的是基于快速串行接口 (FSI)、使用 C2000™ 实时控制器的示例分布式或分散式多轴伺服驱动器。多轴伺服驱动器用于工厂自动化和机器人等多种应用。凭借每轴成本、性能和易用性等特性,该驱动器受到上述系统的高度青睐。FSI 是一种可靠的成本优化型高速通信接口,具有低抖动,能以菊花链形式连接多个 C2000 微控制器。在此设计中,每个 TMS320F280049 或 TMS320F280025 实时控制器均作为分布式轴的实时控制器,控制电机的电流控制环。单个 TMS320F28388D 控制各轴的位置和速度控制环。上述 F2838x 还通过充分利用多个内核,执行集中式电机控制轴和 EtherCAT 通信。该设计采用我们的现有 EVM 套件,软件随附 C2000WARE MotorControl SDK 发布。

特性
  • 此设计展示了通过启用倾斜补偿的快速串行接口 (FSI) 进行高速通信,在多个产品之间实现实时的速度、位置和电流命令数据通信。
  • 在 F2838x 上实施位置和速度控制环路,在每个分散式 F28004x 或 F28002x 节点上实施扭矩/电流环路。
  • 借助一个 F2838x 可管理多达 16 个轴。可同时控制各轴启停。实现对分布式多轴电机驱动系统的高带宽、更高精度的控制。
  • 借助基于 FSI 的所有分布式节点,使用 F2838x 多核功能实施速度和位置控制以及数据交换、执行主轴电机控制并与 PC 进行 EtherCAT 通信
  • 演示了跨分布式轴的 PWM 同步功能。
  • 集成的 SFRA 工具支持对转速和电流环路进行在线调优。
  • 增量系统构建,用于分步验证不同的软件模块。

设计文件和产品

设计文件

下载现成的系统文件,加快您的设计过程。

ZHCU730.PDF (3090 K)

参考设计概述和经过验证的性能测试数据

TIDM475.PDF (537 K)

设计布局和元件的详细原理图

TIDM476.PDF (96 K)

设计元件、引用标识符和制造商/器件型号的完整列表

产品

在设计中包括 TI 产品和可能的替代产品。

C2000 实时微控制器

TMS320F280040-Q1具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128KB 闪存、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280040C-Q1具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128KB 闪存、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280041具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128kB 闪存、PGA、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280041-Q1具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128KB 闪存、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280041C具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128kB 闪存、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280041C-Q1具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128KB 闪存、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280045具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256KB 闪存、PGA、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280048-Q1具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256KB 闪存、CLA、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280048C-Q1具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256KB 闪存、CLA、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280049具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256kB 闪存、CLA、PGA、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280049-Q1具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256KB 闪存、CLA、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280049C具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256kB 闪存、CLA、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280049C-Q1具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256KB 闪存、CLA、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F28388D具有连接管理器、2 个 C28x+CLA CPU、1.5MB 闪存、FPU64、CLB、ENET、EtherCAT 的 C2000™ 32 位 MCU

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氮化镓 (GaN) IC

LMG520080V GaN 半桥功率级

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隔离式 ADC

AMC12041 位 20MHz 二阶隔离式 Δ-Σ 调制器

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隔离式 ADC

AMC1304M25具有 LDO 稳压器、±250mV 输入电压和 CMOS 接口的增强型隔离式调制器

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隔离式 DC/DC 转换器

LM50187.5V-100V 宽输入电压,300mA 恒定导通时间同步降压稳压器

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开始开发

硬件

子卡

BOOSTXL-3PHGANINV – 48-V three-phase GaN inverter with shunt-based in-line motor phase current sensing evaluation module

BOOSTXL-3PHGANINV 评估模块采用 48V/10A 三相 GaN 逆变器,配备基于分流器的精密直列式相电流感应,从而对精密驱动器(例如,伺服驱动器)进行精准控制。

MathWorks MATLAB & Simulink 示例模型包括以下内容:

 

 

开发工具套件

TMDXIDDK379D – C2000 DesignDRIVE Develoment Kit for Industrial Motor Control

DesignDRIVE 开发套件 (IDDK) 硬件提供了可驱动高电压三相电机的全功率级集成伺服驱动器设计,并简化了对各种位置反馈、电流感应和控制拓扑的评估。

借助 C2000™ MCU 上的感应外设(包括八个 Δ-Σ 正弦滤波器、四个 16 或 12 位 ADC 和窗口比较器),DesignDRIVE 套件可同时支持分流、磁通门/霍尔和 Δ-Σ 电流感应。对于位置反馈,该套件利用 C2000 MCU 上集成的位置管理器解决方案,支持 EnDat、BiSS、T-format、增量编码器以及 SINCOS 和旋转变压器模拟传感器。此外,客户还可以探索多种配置选项,这些选项允许将 MCU 置于高电压隔离势垒的任一侧。该 IDDK 由一组 110V/220V 交流电源供电,提供高达 8A 电流,并为电机提供高达一马力的额定驱动功率。

DesignDRIVE 软件由 C2000Ware MotorControl SDK (...)
评估板

LAUNCHXL-F280049C – C2000 Piccolo MCU F280049C LaunchPad Development Kit With InstaSPIN-FOC

LAUNCHXL-F280049C 是一款适用于 TI C2000™ 实时控制器系列 F28004x 器件的低成本开发板。该器件不仅适用于初始评估和原型设计,还提供易于使用的标准化平台,用于开发下一个应用。该扩展版本 LaunchPad 可提供额外引脚用于开发,并支持连接两个 BoosterPack。作为庞大的 TI MCU LaunchPad 生态系统的一部分,该器件还与各种插件交叉兼容,包含 InstaSPIN-FOC 功能。

开始使用
步骤 1:购买 C2000 实时控制器 (...)
子卡

TMDSFSIADAPEVM – Fast serial interface (FSI) adapter board evaluation module

更快、更实惠、更强大:通过快速串行接口 (FSI) 这一全新的串行通信技术,跨隔离层实现 200Mbps 吞吐量

FSI 是 C2000 实时控制微控制器 (MCU) 上提供的一种低信号计数串行通信外设,可提供可靠的低成本通信,而且其吞吐量(高达 200Mbps)高于其他串行外设。FSI (...)

现货
数量限制: 5

软件

软件开发套件 (SDK)

C2000WARE-MOTORCONTROL-SDK – MotorControl software development kit (SDK) for C2000™ MCUs

  • 适用于 C2000™ 微控制器 (MCU) 的 MotorControl SDK 包含一套全面的软件基础架构、工具和文档,旨在最大程度缩短基于 C2000 MCU 的电机控制系统开发时间,可适用于各种三相电机控制应用。软件包括的固件在适用于工业驱动和其他电机控制的 C2000 电机控制评估模块 (EVM) 和 TI Designs (TID) 上运行。MotorControl SDK 在高性能电机控制应用的每个开发和评估阶段提供所有需要的资源。
  • 该 SDK 包含一个 C2000Ware 副本,因此可提供从特定于器件的驱动程序和支持软件到复杂系统应用中的完整系统示例等多种资源
  • 请在下方查看此 SDK 支持的 C2000 系列。其他 C2000 系列仍然得到以前的电机控制软件基础架构(例如 MotorWare (...)
支持的产品和硬件

支持的产品和硬件

C2000
  • F28002X
  • F28004X
  • F2807X
  • F2837XD
  • F2837XS
  • F2838X
硬件
BOOSTXL-3PHGANINV 48-V Three-Phase Inverter With Shunt-Based In-Line Motor Phase Current Sensing Evaluation Module BOOSTXL-DRV8320RS DRV8320RS three-phase smart gate driver with buck and SPI interface evaluation module BOOSTXL-DRV8323RH DRV8323RH Three-Phase Smart Gate Driver With Buck, Shunt Amps (Hardware Interface) Evaluation Module BOOSTXL-DRV8323RS DRV8323RS three-phase smart gate driver with buck, shunt amps (SPI interface) evaluation module BOOSTXL-POSMGR C2000 DesignDRIVE position manager BoosterPack™ plug-in module DRV8316REVM DRV8316R three-phase PWM motor driver evaluation module DRV8353RS-EVM DRV8353RS evaluation module, three-phase brushless DC smart gate driver  LAUNCHXL-F280025C C2000™ real-time MCU F280025C LaunchPad™ development kit LAUNCHXL-F280049C C2000 Piccolo MCU F280049C LaunchPad™ development kit LAUNCHXL-F28379D C2000 Delfino MCU F28379D LaunchPad™ development kit TIDM-02006 Distributed multi-axis servo drive over fast serial interface (FSI) reference design TIDM-02007 Dual-axis motor drive using fast current loop (FCL) and SFRA on a single MCU reference design TIDM-1011 Tamagawa T-Format Absolute Encoder Master Interface Reference Design for C2000 MCUs TMDSCNCD280025C TMS320F280025C controlCARD evaluation module TMDSCNCD280049C F280049C controlCARD Evaluation Module TMDSCNCD28379D F28379D controlCARD for C2000 Real time control development kits TMDSCNCD28388D F28388D controlCARD evaluation module TMDSHVMTRINSPIN High Voltage Motor Control Kit with InstaSPIN-FOC and InstaSPIN-MOTION enabled Piccolo MCU TMDXIDDK379D C2000 DesignDRIVE Development Kit for Industrial Motor Control

下载选项

软件开发套件 (SDK)

C2000WARE-MOTORCONTROL-SDK
MotorControl software development kit (SDK) for C2000™ MCUs

版本: 3.03.00.00
发布日期: 22 九月 2021
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类型 标题 下载最新的英文版本 日期
应用手册 快速串行接口 (FSI) 在多芯片互连中的应用 (Rev. D) 下载英文版本 (Rev.D) 2021年 12月 29日
设计指南 基于快速串行接口 (FSI) 的分布式多轴伺服驱动器参考设计 下载英文版本 2020年 3月 26日
技术文章 How to scale real-time control resources and sustain platform development in power conversion applications 2020年 3月 20日
应用手册 基于 EtherCAT 的永磁同步电机快速电流环连接伺服驱动器 (Rev. B) 2020年 2月 19日
应用手册 Dual Motor Control Using FCL and Performance Analysis Using SFRA On C2000 MCUs 2019年 8月 7日
更多文献资料 DesignDRIVE Kit (Rev. A) 2015年 5月 14日

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TMDSCNCD28388D F28388D controlCARD 评估模块

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