《電子技術(shù)應(yīng)用》
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使用多路復(fù)用器在伺服驅(qū)動控制模塊中優(yōu)化保護(hù)和精度特性

2021-12-29
來源:德州儀器

在設(shè)計可靠的伺服驅(qū)動控制模塊時,精度和保護(hù)特性對于確??煽窟\(yùn)行至關(guān)重要。如果在設(shè)計過程中沒有重視這些特性,可能會導(dǎo)致讀數(shù)錯誤或者模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)或微控制器損壞,從而降低系統(tǒng)效率或?qū)е峦C(jī)。

關(guān)于精度和保護(hù),請想一下足球中的點(diǎn)球,射門的精準(zhǔn)程度或守門員的發(fā)揮情況都可能決定比賽的輸贏。

當(dāng)伺服驅(qū)動有熱側(cè)控制或冷側(cè)控制時,使用ADC和多路復(fù)用器測量三相接地電壓和直流鏈路電壓。精度是最重要的,它關(guān)系到電機(jī)驅(qū)動在伺服驅(qū)動控制器內(nèi)能否擁有正確的扭矩、速度和位置。

選擇“正確的”多路復(fù)用器將有助于防止誤差或錯誤讀數(shù),同時幫助優(yōu)化系統(tǒng)效率。8:1單通道多路復(fù)用器(例如TMUX1108)可通過低導(dǎo)通電阻、低導(dǎo)通電容和低泄漏電流為ADC提供精確的數(shù)據(jù)輸入。這些特性讓MCU得到精確的反饋,從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的正確扭矩、速度和定位。

在伺服驅(qū)動控制模塊中,有許多情況可導(dǎo)致不必要的反向供電并損害信號鏈下游,過壓事件就是其中一種。在整個器件上電之前對數(shù)字或模擬接口施加電壓也可能導(dǎo)致讀數(shù)錯誤或在器件關(guān)閉時提供輸入電壓。在圖1中,模擬傳感器在開關(guān)斷開時向開關(guān)輸入發(fā)送3.3V信號。3.3V信號通過靜電放電二極管對未上電開關(guān)反向供電,意外開啟開關(guān)。

然后,該無用的3.3V信號通過開關(guān)發(fā)出,損害ADC或?qū)е伦x數(shù)錯誤。在開關(guān)未上電時,如果輸入/輸出(I/O)引腳上存在輸入信號,具有關(guān)斷保護(hù)特性的多路復(fù)用器將保護(hù)下游元件,而不會造成任何不必要的信號衰減。

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圖1:對多路復(fù)用器反向供電的3.3V信號

在圖2中,具有關(guān)斷保護(hù)特性的開關(guān)在I/O引腳上保持高阻抗?fàn)顟B(tài),可防止反向供電,而沒有關(guān)斷保護(hù)特性的開關(guān)會允許無用信號通過。

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圖2:具有關(guān)斷保護(hù)和沒有關(guān)斷保護(hù)的信號開關(guān)

1:1四通道多路復(fù)用器(例如TMUX1511)具有關(guān)斷保護(hù)特性,有助于確保先完成多路復(fù)用器上電,再應(yīng)用微控制器或ADC輸入處的串行外設(shè)接口信號。有關(guān)使用多路復(fù)用器控制電源時序的更多信息,請參閱應(yīng)用手冊“利用關(guān)斷保護(hù)信號開關(guān)消除電源時序”。

找到具有保護(hù)和精度特性的正確多路復(fù)用器可以防止您的伺服驅(qū)動控制模塊或您的整個系統(tǒng)中出現(xiàn)問題。就像在足球中,射門的精準(zhǔn)程度或守門員的發(fā)揮情況都可能決定比賽的輸贏。

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