ZHCSLW7B August 2022 – October 2023 DRV8462
PRODUCTION DATA
在步進電機系統(tǒng)中,電源提供的總功率將用于滿足負載的扭矩要求,并會導(dǎo)致功率損耗,例如電機繞組電阻和驅(qū)動器導(dǎo)通電阻引起的電阻損耗。這是由方程式 12 表示:
其中 τ 是負載扭矩,ω 是電機轉(zhuǎn)速。
根據(jù)方程式 12,我們可以觀察到,當負載轉(zhuǎn)矩增加時,電源提供的功率也會增加。自動轉(zhuǎn)矩算法通過監(jiān)控電源提供的功率來獲取有關(guān)負載轉(zhuǎn)矩的信息。恒定損耗由 ATQ_LRN 參數(shù)表示,ATQ_CNT 參數(shù)表示支持負載轉(zhuǎn)矩所需的功率。
對于任何給定電機,ATQ_LRN 與線圈電流成正比。這可通過方程式 13 表示:
其中 IM 是電機電流,VVM 是驅(qū)動器的電源電壓,k 是常數(shù)。方程式 13 給出了 ATQ_LRN 與電機電流之間的線性關(guān)系。自動扭矩學習例程在空載時的任意兩個電流下學習 ATQ_LRN 值,然后使用此關(guān)系在任何其他電流下內(nèi)插 ATQ_LRN 值。
ATQ_CNT 參數(shù)表示支持負載轉(zhuǎn)矩的已提供功率的分量。此關(guān)系可以用方程式 14 表示。
其中 k1 是給定工作條件下的常數(shù),IFS 是步進驅(qū)動器的滿量程電流(正弦電流波形峰值)。
方程式 14 定義了自動扭矩算法的基本工作原理。ATQ_CNT 參數(shù)可用于根據(jù)在步進電機上施加的負載扭矩來執(zhí)行電機線圈電流調(diào)節(jié)。
圖 7-25 展示了 (ATQ_LRN + ATQ_CNT),對于額定電流為 2.8A 的混合雙極 NEMA 24 步進電機,在 2.5A 滿量程電流下作為負載扭矩的函數(shù)進行測量。ATQ_LRN 不隨負載轉(zhuǎn)矩變化,而 ATQ_CNT 隨負載轉(zhuǎn)矩線性變化。
啟用自動扭矩算法后,必須運行學習例程來估計 ATQ_LRN 參數(shù)。
學習例程使用方程式 13 中所述的 ATQ_LRN 與電機電流之間的線性關(guān)系。用戶必須選擇執(zhí)行學習的兩個電流值,在電機上施加空載扭矩。這兩個電流值由 ATQ_LRN_MIN_CURRENT 和 ATQ_LRN_STEP 寄存器編程。
初始電流電平 = ATQ_LRN_MIN_CURRENT x 8
最終電流水平 = 初始電流水平 + ATQ_LRN_STEP
這兩個電流下的 ATQ_LRN 值保存在 ATQ_LRN_CONST1 和 ATQ_LRN_CONST2 寄存器中。這兩個寄存器用于為應(yīng)用工作范圍內(nèi)的所有其他電流內(nèi)插 ATQ_LRN 值。
表 7-24 列出了與自動扭矩學習例程相關(guān)的寄存器。
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寄存器名稱 |
說明 |
|---|---|
ATQ_LRN_MIN_CURRENT[4:0] | 表示自動扭矩學習例程的初始電流電平。 |
ATQ_LRN_STEP[1:0] | 表示初始電流電平的增量。它支持四種選項:
示例:如果 ATQ_LRN_STEP = 10b 且 ATQ_LRN_MIN_CURRENT = 11000b,則:
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ATQ_LRN_CYCLE_SELECT[1:0] | 學習例程使電流跳轉(zhuǎn)到下一個電平之后,保持一個電流電平的正弦半個周期數(shù)量。它支持四種選項:
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LRN_START | 向該位寫入 1b 將啟用自動扭矩學習例程。學習完成后,該位自動變?yōu)?0b。 |
LRN_DONE | 學習完成后,該位變?yōu)?1b。 |
ATQ_LRN_CONST1[10:0] | 指示初始學習電流電平時的 ATQ_LRN 參數(shù)。 |
ATQ_LRN_CONST2[10:0] | 指示最終學習電流電平時的 ATQ_LRN 參數(shù)。 |
VM_SCALE | 當該位為 1b 時,自動轉(zhuǎn)矩算法根據(jù)電源電壓變化自動調(diào)整 ATQ_UL、ATQ_LL 和 ATQ_LRN 參數(shù)。 |
在設(shè)置學習例程參數(shù)時,需要考慮以下幾點:
建議選擇介于最大工作電流的 30% 至 50% 之間的初始電流電平。
最終電流水平不得超過 255,并且可以在最大工作電流的 80% 和 100% 之間選擇。
電流波形失真(由于高速或低電源電壓)會導(dǎo)致 ATQ_LRN 參數(shù)讀取不正確。應(yīng)從觀察到波形失真的電流中選擇學習電流電平。
ATQ_LRN_CYCLE_SELECT 的值較低,可加快學習速度。但是,在易受噪聲影響的系統(tǒng)中,較高的 ATQ_LRN_CYCLE_SELECT 會導(dǎo)致更穩(wěn)定的 ATQ_LRN 參數(shù)值。
當電機達到穩(wěn)態(tài)速度時,應(yīng)進行學習。
如果電機發(fā)生更改或電機速度變化 ±10%,則應(yīng)重新學習。
為了進行簡單總結(jié),應(yīng)該應(yīng)用以下命令序列來啟用自動學習:
將 1b 寫入 ATQ_EN
空載運行電機
對 ATQ_LRN_MIN_CURRENT 進行編程
對 ATQ_LRN_STEP 進行編程
對 ATQ_LRN_CYCLE_SELECT 進行編程
將 1b 寫入 ATQ_LRN_START
該算法會以初始電流電平運行電機并保持 ATQ_LRN_CYCLE_SELECT 個電氣半個周期
接著,該算法會以最終電流電平運行電機并保持 ATQ_LRN_CYCLE_SELECT 個電氣半個周期
學習完成后,
ATQ_LRN_START 位會自動清零至 0b
ATQ_LRN_DONE 位變?yōu)?1b
ATQ_LRN_CONST1 和 ATQ_LRN_CONST2 會填充在各自的寄存器中
電機電流達到 ATQ_TRQ_MAX
從原型設(shè)計測試了解 ATQ_LRN_CONST1 和 ATQ_LRN_CONST2 后,即可用于大規(guī)模生產(chǎn),而無需再次調(diào)用學習例程。大規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)使用以下命令序列:
VREF 設(shè)置為與原型測試學習期間相同的值
對 ATQ_LRN_MIN_CURRENT 進行編程
對 ATQ_LRN_STEP 進行編程
對 ATQ_LRN_CONST1 進行編程
對 ATQ_LRN_CONST2 進行編程
將 1b 寫入 ATQ_EN
圖 7-26 顯示了自動扭矩學習例程的綜合流程圖。
圖 7-27 自動扭矩學習圖 7-27 展示了初始電流 (IFS1) 為 740mA 且最終電流 (IFS2) 為 2.2A 時的自動學習過程。ATQ_LEARN_CYCLE_SELECT 對應(yīng)于 32 個半個周期。