茱莉亚音乐学院预科:IRMCK203

3841936:
型号:IRMCK203
厂家:International Rectifier
价格:
COMPLETE SENSORLESS HIGH PERFORMANCE DIGITAL MOTION CONTROL 3841935:
型号:IRMCK203
厂家:INTERNATIONAL RECTIFIER CORP
价格:119-+:17.1695
HI-PERF DIG MOTION CTRL TQFP14 602162:
新增几个方案！
电热水器解决方案：      

一.方案名称：电热水器解决方案

二.方案说明：
本方案应用于最新电热水器产品。
三.方案功能：
提供实际水温，设定水温，时钟以及运行工作模式和功率的显示。
设定温度从35℃到75℃间隔5℃设置。
工作模式有即时加热/保温，节能，夜电，预约1，预约2，预约1＋2六种工作模式。
提供设定温度，时钟小时、分钟，预约1、2小时和分钟的设置调节，以及三种功率模式的选择。
利用时钟芯片外接电池可提供掉电记忆，掉电仍然计时功能。
提供漏电保护，超温保护和传感器故障保护


iMOTION™电机驱动方案：      

一.方案名称：iMOTION™电机驱动方案

二.方案说明：
运动控制系统是指以电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论指导下所组成的电气传动自动控制系统。



由IR公司推出的全新的电机驱动控制方案，应用先进的专用IC----- IRMCK201。IRMCK201是一款完善的交流伺服电机控制IC。包含正弦交流电的闭环电流控制，和基于位置反馈编码器接口的闭环速度控制。提供RS232C和RS422使用的标准通讯端口，另外有一个高速SPI通讯接口。与传统的DSP和微控制器不同的是IRMCK201不需要任何编程操作就能完成复杂的控制算法。它允许用户根据特殊的应用需要来配置算法。系统支持永磁电机或交流感应电机。IRMCK201配合电流传感芯片 IR2175和三相高压门驱动芯片 IR213X可以很容易设计出高性能的伺服系统，并且在降低成本的同时使硬件简单化。对于multi-axis应用，IRMCK201可以在SPI协议基础上被用做multi-drop从属驱动器。


特点：
低功耗完善的交流伺服驱动设计平台
IRMCK201芯片实现完善的伺服控制
使用IR2175电流感应HVIC的简单设计
使用600V/20A先进的Plug-N-DriveTM IGBT 模块，最大输出功率230V/ 1.0kW
高带宽的转矩环响应
灵活的驱动设置（永磁交流和感应电机）
求积编码器接口
多路复用的低功耗A/D接口
易于操作的伺服设计工具
RS232/RS422和高速的SPI接口（标准）
并行接口用作单片机扩展或调试端口
过流和接地故障保护
过压/欠压保护
利用制动IGBT/FWD完成动态制动
离散I/O口（START/STOP/FAULT/FLTCLR/SYNC/CALIB/PWMEN）
在上电/掉电时可以保持配置的数据
三.应用的系统框图：
基本的电路连接原理图
四.该系统可以应用在：
包装机
汽车动力传动系统
自动化流水线
数控机床
测试或评估电机的性能
永磁电机驱动控制系统的算法研究
应用该系统进行电机拖动的开发，可以大大提高开发效率，节约人力资本，同时整个系统的成本也很有优势。

与传统的方案设计比较
五.产品相关资料：
1． IR IPM 系列产品资料：  NAME  Vces  Io @ 25C Io @ 100C Switching Frequency CIRCUIT
IR3101 500 2 1.3 20 Half-Bridge,FredFET and Gate Driver IC
  IRAMS06UP60A   600 6 3 20  
IRAMS06UP60B 600 6 3 20  
IRAMS10UP60A 600 10 5 20 3-phase,INVERTER MODULE
IRAMS10UP60B 600 10 5 20 3-phase,INVERTER MODULE
IRAMX16UP60A 600 16 8 20 3-phase

2．IR 运动控制IC以及开发平台资料： PART NUMBER DESCRIPTION
IRMCK201 DIGITAL CONTROL IC for AC Servo Motor
IRMCS2011 IC-based HARDWARE EVALUATION platform
IRMCK203 DIGITAL CONTROL IC for sensorless motor drives
IRMCS2031 IC-based HARDWARE EVALUATION platform for sensorless motor drives

3．IR 电流传感器IC资料： PART NUMBER PACKAGE Offset Voltage OUTPUT Sink Current VCC(on) Range OUTPUTVoltage Min/Max
IR2175 8-pin DIP 600V 10mA 10-25V with UVLO -
IR2175S 8-lead SOIC 600V 10mA 10-25V with UVLO -
IR2170 8-pin DIP 600V 1mA 10-25V with UVLO 9.5A/20A
IR2170S 8-lead SOIC 600V 1mA 10-25V with UVLO 9.5A/20A

4. 相关运动控制参考文档: AN-1044: PlugNDrive? Application Overview  PDF
AN-1049: PlugNDrive? Storage and Assembly Overview  PDF

High Performance AC Drive by SINGLE Chip Motion CONTROL Engine IC  PDF
- As presented at POWERsystems World, 2003
Application-Specific Current Rating of ADVANCED POWER MODULEs for Motion CONTROL  PDF
- As presented at POWERsystems World, 2003
A New Fully Integrated POWER MODULE for Three-Phase Servo Motor Drive Applications  PDF
- As presented at POWERsystems World, 2001
Eliminate Ripple Current Error from Motor Current Measurement  PDF
- As presented at POWER ELECTRONICS 2001
IGBT Protection in AC or BLDC Motor Drives  PDF
1200-Volt IC Changes the Way 3-Phase Motor Drive INVERTERs are Designed  PDF

IRMCS2011基于伺服驱动设计平台的iMOTIONTM开发系统数据手册
IRMCS2031基于伺服驱动设计平台的iMOTIONTM开发系统数据手册

全新的CFL整流器方案（IR2520D）：      

一.方案名称：全新的CFL整流器方案（IR2520D）

二.方案典型应用：
CFL应用
Match-box (无功率因数校正的小尺寸镇流器，最大输入功率为25W）无须功率因数校正
或者具有简单功率因数校正的低成本镇流器应用


三.目前市场上的典型应用方案：
自振荡双极晶体管方案 (占低成本镇流器市场的80%)
低成本HVIC方案 (占低成本镇流器市场的20%)
四.传统的应用方案：
    自振荡双极晶体管方案: CFL

    传统方案存在的问题和限制 ：
    自振荡双极晶体管方案缺点:
    o启动时需要单节晶体管或者外加电路
    o需要外加恢复二极管
    o频率由双极晶体管的存储时间和磁环的饱和度决定 (很难设计，不可能精确的设定频率)
    o用PTC电阻预热不可靠(总是在加热状态,经常预热失败)
    o灯故障时没有保护 (灯丝开路和灯没有点火状态)
    o容性模式工作 (将发生损耗和过热)
    o在大功率应用中基极驱动受到限制
    o这些能够导致对元器件造成很大的冲击和负载波动，拟或使镇流器输出级元器件损坏

五.IR解决方案: IR2520D：
仅有8个管脚的完全CFL方案: 镇流器控制器加600V半桥驱动器
集成了波峰比、过流保护功能
集成了非ZVS保护功能
具有0-5V直流模拟电压输入压控振荡器（VCO）
可变最小频率
可变预热时间
很高的起始频率
内部集成自举二极管
自适应零电压最小电流(ZVMC) 开关
微功率启动 (200uA)
15.6V齐纳二极管对VCC进行嵌位
六.方案优点：
减小了电路板尺寸
减小了元器件数量
缩短了设计周期
不会发生过热 (MOSFET的损耗很低)
提高了产品的抗干扰能力
比自振荡方案有更高的可靠性
灯寿命比自振荡方案更长
灯丝开路和触发失败保护
输入线电压过低保护
更换灯后自动重启动
七.IR2520D 的引脚和封装，以及框图结构：



    标准的 SO8-DIP8 封装
    2个控制脚:
    VCO, 设定预热时间或0-5V直流输入
    FMIN, 设定最小频率
    IR2520D 框图


    IR第一款具有独立自举二极管的HVIC
    IR 专利: VS 感应检测过流节省了电流传感电阻

    220VAC 输入时的应用原理图


    120VAC 输入时的应用原理图


    更换灯后自动重启动


八.产品特点总结：
仅有8个管脚的完全CFL，TL方案
减少了元件数量
镇流器的尺寸更小
不存在过热
比自振荡方案更可靠
比自振荡方案灯寿命更长
灯故障保护
低线电压输入保护和自动重启动

九.产品相关资料： AN-1066: Procedures to design 220VAC CFL solutions with the IR2520D  PDF
AN-1065: Procedures to design 120VAC CFL solutions with the IR2520D  PDF
AN-1062: IRPLMB1E - 25W, 230VAC Small Size Ballast Using IR2520D  PDF


数码遥控无级调光电子镇流器：      

一.方案名称：数码遥控无级调光电子镇流器（一）

二.方案简介：

贝能科技最新推出的可调光荧光整流器照明方案,采用 IR公司全新的调光镇流器专用芯片IR21592,配合MICROCHIP 公司的8位微处理器，针对荧光灯的开灯、关灯及亮度调节而设计。IR21592调光镇流器专用芯片具备IR专利技术的相控环结构和600V半桥驱动器，其结构为无变压器灯管功率检测相位控制，通过控制频率，调节输出电压和电流的相位，改变荧光灯的输出功率。MICROCHIP的微处理器负责用户界面的处理，对用户发出的指令信号做出相应的处理，控制 IR21592改变荧光灯亮度或进行开/关灯的操 180723:

 

摘要：IRMCK203是IR公司最新推出的一款高性能无传感器永磁同步电机单片控制IC。它采用纯硬件电路来执行永磁同步电机的转子磁场定向控制算法，因而具有良好的动态性能，同时也具有高度灵活的可配置性能。文中介绍了IRMCK203芯片的结构特点，给出了基于IRMCK203的无传感器永磁同步电机的控制系统设计方法。

关键词：永磁同步电机 无传感器 转子磁场定向控制 IRMCK203

1 引言

永磁同步电机具有体积小、结构简单、重量轻、损耗小、效率高以及控制性能好等诸多优点，近年来在国防工业、农业生产和日常生活等方面获得越来越广泛的应用。

控制永磁同步电机最常用的最转子磁场定向控制算法，在该算法中，除了要进行多次的坐标变换与反变换外，还要进行电流及速度的闭环控制，因而实现比较复杂且实时性要求较高。为此，工程应用中一般采用DSP技术并以软件方式来实现，这种方法的优点是比较灵活，但系统开发周期比较长，开发人员需深入了解诸多相关领域的知识（如：功率电子技术、电机特性及控制、软件算法、通讯以及硬件集成等），而且该算法占用的处理器时间比较多，在某些情况下甚至不得不采用双DSP，这就使得系统的整体性价比不高；另外，软件方式的通用性也存在问题，不同厂家的产品甚至同一厂家不同系统的DSP，其指令系统也可能不一样，因此，用户代码一般不可重用。上述诸多因素使得开发高性能的电机伺服系统变得比较复杂且困难很多。目前高性能电机伺服系统的发展趋势之一是逐渐摆脱软件的束缚而策纯硬件方向发展，即使用基于FPGA或A-SIC的方案。IRMCK20x系列电机驱动IC就是美国国际整流器公司推出的基于纯硬件控制的电机闭环控制ASIC。

图1

2 IRMCK203的原理及特性

IRMCK203是无传感器表面式永磁同步电机闭环控制IC，与传统的MCU或DSP方案不同的是，IRMCK203完全不需要编程，而是使用基于电机控制引擎（Motion Control Engine,MCE）的硬件电路来实现闭环的无线传感器磁场定向控制算法。MCE包括有PI调节器、矢量运算、Clark变换等闭环控制所需的所有功能单元，所有功能完全由硬件电路来实现，因此具有快速计算能力和极佳的动态性能。除了电流闭环和基于速度估计的速度闭环控制功能外，IRMCK203还具有自动得启、失相检测、带母线电压监测的制动控制以及各种驱动保护功能，其模拟I/O和部分数字I/O都是可配置的，所有通讯端口都可以对内部寄存器进行操作。用户可以依据自己的实际情况（所使用电机及负载情况）来配置各种驱动参数（如：PI调节器参数、电流反馈范围、PWM载频等等）和监视系统状态。

2．1 IRMCK203结构特点

IRMCK203的内部结构及其与IR公司iMOTION系列外围器件所构成的电机控制系统如图1所示。IRMCK203有两种工作模式：一种是与MCU或PC配合的从模式，其运行完全完全主机的指令；另一种是自主工作模式，此时只要从AD输入0～5V的电压信号做速度参考值，外加一片1Kbit（128×8）的串行EEPROM（AT24C01）来存储电机应用的相关配置信息，系统上电后便可自行读取数据到内部寄存器，并根据相关I/O口线的逻辑状态对电机进行控制。

IRMCK203的一个电流采样/闭环控制周期的工作大致可分为电流检测、速度/位置估计、电流及速度闭环控制以及SVPWM产生四个过程，当时钟频率为33MHz时，典型闭环控制周期为14.6μs。其运行状态机如图2所示。

IRMCK203的最大时钟为33.3MHz,最高闭环转速为100 000RPM，典型的高速范围为5%～100%，速度控制精度为15bit，电流检测精度为10/12bit，PWM载频可自行设定。IRMCK203采用QFP80封装，引脚可依其功能分为时钟接口、锁相环控制、SPI接口、RS232接口、并行接口、EEPROM接口、PWM驱动信号、IR2175电流检测接口、AD接口、基于PWM的4路DA输出接口、LED状态指示、复位以及离散控制输入输出（起/停、正/反转、故障指示、同步信号等）13个功能组，能提供全面的永磁同步电机控制解决方案。

2．2 IRMCK203的寄存器

永磁同步电机（PMSM）的矢量控制算法需要电机电流限制、压频曲线、速度设定值以及其它相关的控制参数。IRMCK203省去了算法的编程，取而代之的是丰富的接口和大量可供用户进行参数配置的片内寄存器，其寄存器分为可读和可写两种，其中可读寄存器用于监视系统状态，而可写寄存器则用来进行用户参数设定。主要的可写寄存器（组）如下：

·PWM配置寄存器组：可对PWM的周期、死区、SVPWM调制系统、PWM关闭以及是否采用SVPWM等进行设置。

·电流反馈配置寄存器组：用于id和iq控制环路比例因子等参数设定。

·系统控制寄存器组：用于设定正反转、启动/停止以及紧急制动三种状态参数，该寄存器的作用与器件相关引脚的作用相同。

·力矩环配置寄存器组：可对电流控制环路的比例/积分参数、id和iq电流以及电压限制等参数进行设定。

·速度环控制寄存器组：可对速度控制环的比例/积分参数、速度限制、力矩电流限制、速度变化范围、速度指定、加减速以及启动电流限制值等参数进行设置。

·故障控制寄存器组：用于直流母线电压监视以及故障状态清除等。

·系统控制寄存器组：用于设置电流检测方式（桥臂电阻或IR2175）、停机方式（直接/减速），以及是否由外围引脚来控制电机的正反转、启动/停止、紧急制动等。

·EEPROM控制寄存器组：若系统中使用了EEPROM来存储相关参数，那么此寄存器可对EEPROM的复位、读写状态以及数据和地址初始值进行设定。

·角度/位置估计闭环控制寄存器组：可以对电机绕组电阻和电感值、角度估计器相位补偿增益、磁通相位锁定环路的比例/积分参数、磁通初始值等参数进行设定。

·角度开环控制寄存器：设置电机转矩常数以及压频曲线的斜率。

·启动初始角度估计寄存器：设置各种与启动有关的诊断模式、启动过程中的停顿时间以及失相检测使能。

·启动重试参数寄存器：对自动重启次数以及启动电流限制值进行设定。

·失相检测寄存器：可对失相检测误差门限等与失相检测相关的参数进行设定。

·DA输出控制寄存器：对四路DAC输出信号进行指定。

IRMCK203的只读寄存器包括：指示系统的PWM、FOC设置以及起停、正反转等状态的系统状态寄存器；指示母线电压值及制动状态的直流母线电压寄存器；指示当前速度的速度寄存器；FOC诊断数据寄存器、故障状态寄存器、电流反馈偏置寄存器和EEPROM状态指示寄存器等，详细信息可参阅IRMCK203数据手册。

图3

3 基于IRMCK203的电机控制系统

图3是IRMCK203的典型应用原理框图，其中AD转换器选用TI公司的12位串行AD芯片ADS7818，电流检测可使用IR公司的HVIC电流传感器IR2175来检测电机的相电流，也可以使用桥臂电阻来检测逆变桥的桥臂电流。

用IRMCK203设计电机控制系统可分为硬件设计和参数配置两步。

硬件设计主要是根据应用的实际情况选用功率驱动及电流检测器件。为获得最佳性能并减少器件数量，可以用IR公司推荐的iMOTION系列器件，如集成了门极驱动及功率保护功能的IRAM系列智能IGBT模块和电流传感芯片IR2175。然后根据IRMCK203的主从工作模式选择EEPROM或MCU来完成全部电路设计。

参数配置方法如下：启动IR所提供的电机驱动参数转换表格（Excel TM Spread Sheet），输入电机的相关信息，如最大运放速度、最大电流及电流调整范围等用户参数，该Excel表格会将高级用户参数转换成符合IRMCK203控制需要的工程参数。然后启动图形化的电机控制调试工具软件ServoDesigner RM，并载入ExcelTM Spread Sheet生成的数据，将其下载到IRMCK203内或EEPROM内，接着便可启动电机控制系统，以验证系统性能是否满足需要，再根据实际情况对有着参数进行适当调整，这样就完全了高性能闭环无传感器永磁同步电机驱动器的全部设计。

可以看出，与传统的基于DSP（如TI的嵌入式电机DSP芯片TMS320LF2401A）以及MCU（如东芝的TMP88CK49/CM49和Motorola的MC68HC708MP16等8位单片机系列）方案的电机伺服系统设计相比，复杂的软件设计和调试工作在这里被简化成了少量的参数设置，而且大多数工作由电机驱动参数转换表格（ExcelTM Spread Sheet）和电机控制调试工具软件ServoDesignerTM来完成，大大减轻了设计调试的工作量，缩短了项目周期并降低了项目风险，从而降低了整个项目的成本。

4 小结

在对高动态性能、高精度以及小体积伺服驱动需求日益增长的今天，永磁同步电机数字控制系统正逐渐取代直接伺服电机控制系统而成为主流。IRMCK203使用纯硬件来实现基于速度估计的闭环无传感器永磁同步电机驱动，具有极佳的动态性能、非常灵活的配置能力和方便的通讯接口，可大大简化永磁同步电机驱动系统的设计，为开发新一代高性能电机驱动系统创造了较为有利的条件，同时也将电机伺服控制应用技术提高到一个新的水平。