交流伺服驱动系统硬件单元电路设计

　　基于IRMCK201的交流伺服驱动系统的硬件设计主要包括高压主电路设计、功率驱动电路设计、电流电压采集电路及过流过压保护电路设计

、编码器位置反馈电路设计、主机接口电路及外部接口电路设计几个部分。

　　主电路设计
　　高压主电路包括EMC滤波电路、启动冲击延缓电路、整流滤波电路、过流、过压、欠压检测电路。电源可以采用220V单相交流电压，也可

以采用三相220V交流电压通过整流滤波得到高压母线直流电压。

　　功率驱动电路的设计
　　IRMCK201提供了芯片提供三组SVPWM输出，通过光电隔离，可以与IGBT模块或功率MOSFET的驱动电路连接。目前集成三相桥式 IGBT模块很

多，IR公司也提供了几种规格的集成功率模块，如iramx16up60a模块，包含6个NPT IGBT 芯片, 每一个都有自己的分立栅级电阻, 6个整流二

极管, 1个三相单片集成IC, 1个栅极驱动芯片, 3个具有限流电阻器和一对过温保护的NTC热敏电阻/电阻的阴极负载二极管，因而可以大大简

化功率驱动电路的设计。图2为该模块的典型应用图。

    主机接口电路
　　IRMCK201提供了多种与外部主机通信方式，主机可以通过RS-232/RS-422/485、SPI接口或8位并行接口来配置和监控系统的运行。RS-

232/RS-422/485通信方式可以通过硬件选择，通过MAX232进行电平转换，RS-232接口允许PC直接对其进行寄存器的配置修改及状态读取，通信

波特率可以通过外部引脚来选择。SPI接口方式中，芯片处于从方式，通信zui高时钟可达8MHz，可以实现与主机高速通信。不同通信方式通常

都处于激活状态，可以相互切换，但不能同时运行。

　　伺服电机电流检测电路设计
　　通常伺服电机的电流检测通过在电机相电路中串连一个小电阻，测量电阻压降，通过A/D转换进行采集。IRMCK201提供与ADS7818 A /D转

换器接口，通过多路复用器4052可以输入四路模拟信号，作为转速或转矩大小控制的模拟输入、直流母线电压的检测，还可以检测通过其他电

流传感器如 HALL电流传感器送来的两路相电流信号。IRMCK201芯片除了采用这种方法进行电流检测之外，还提供与IR2175线性数字电流传感

芯片直接接口引脚，用来测量伺服电机的相电流。

　　IR2175线性电流传感芯片作用是将电流信号从伺服电机的驱动电路转换倒低端驱动电路，以便控制电路进行处理。在伺服电机相电路

中串联一个取样电阻，随着电机相电流的变化，取样电阻上面产生一个很小的交流电压信号作为IR2175电流传感器IC的输入。 IR2175的zui大

输入电压为+260mV，因此，过载电流流过取样电阻时所产生电压应为260mV。在IR2175的电路中，交流输入信号被转换成载频为130kHz的

PWM 信号，经过电平转换，PWM信号被转换成了以地为参考点的信号。

　　编码器接口电路设计
　　IRMCK201带有编码器接口电路，可以很方便组成一个全闭环伺服控制系统。它可以与多种编码器接口，脉冲数可以从200PPR到 10000PPR

，脉冲频率可以达到1MHz。从图2可以看出，编码器接口具有相互正交的ENA、ENB编码器信号及零点标志信号接口。同时还具有三路 HALL信号

输入，这三路信号既独立使用，也可以复用。系统上电时可以通过HALL传感器及Z脉冲位置估算编码器初始值。