3 TMPM370马达控制内置电路 3.1 概要
TMPM370 (TMPM370FYFG/ FYDFG) 是为了实现BLDC 马达 (无刷 DC 马达) 的矢量控制而开发的32位微处理器。
此应用手册为TMPM370的内置马达驱动电路的使用方法的说明资料。请与TMPM370 技术资料一同阅读。
3.2 电路规格
TMPM370的片内硬件电路中，使用矢量引擎、PMD电路 (马达控制电路)以及A/D 转换器进行马达驱动。同时，这些电路与外部周边电路的接口使用的是PMD电路的输入输出端口C,G (马达驱动输出 u、v、w、x、y、z、过电流保护用 EMG 信号输入) 以及A/D转换器的输入输出端口H,I,J,K (用于测量马达电流的A/D 转换输入) 。
-----------------------------------------------------------------------------
- 21/46 -
3.2.1 矢量引擎
矢量引擎通过加入一部分矢量控制处理来减轻软件处理。
1) 内置矢量控制执行的基本处理(任务：坐标轴变换，相位变换，SIN/COS运算) ? 运算处理使用定点形式的数据。
→ 软件处理中不用麻烦的小数点位置管理。
2) 内置马达控制电路(PMD)以及A/D转换器(ADC)的I/F处理(任务：输出控制，触发生成，输入处理) ?将定点形式的运算结果转换成马达控制电路设定的数据形式 ?协作动作时序数据的生成
?将A/D转换结果转换成定点形式的数据 3) 内置电流控制中的PI控制(电流控制任务)
4) 基于PWM周期的转速积分的相位插值(SIN/COS运算任务) 5) 按照电流、电压和转速的最大值作为基准的归一化值进行运算。
此时小数点数为定点形式。
速度控制(SOFT) 电流控制 Id_ref PI控制 PI控制 Vd Vq Iq_ref 坐标轴变换dq→AB VA VB 相位变换 2→3 (SVM) DUTYa DUTYb DUTYc SECTOR 输出控制 PWM输出设定 触发生成 位置估算(SOFT) SIN/COS运算 θ ω 同步触发设定（PMD） 相位插值 sin,cos SIN COS Vdc Id Iq Id Iq Vdc 坐标轴变换dq←AB IA IB 相位变换 2←3 Iu Iv Iw 输入处理 电流电压检出(ADC) 图 3-1
-----------------------------------------------------------------------------
- 22/46 -
3.2.1.1 矢量引擎的构成
1) 任务 2) 调度器 3) 调度管理 4) 中断控制
调度管理 调度控制 调度器 调度0 调度1 ：执行一系列的运算处理
：确定调度中的每个执行任务以及执行顺序 ：调度选择、启动控制 ：在调度结束后产生中断
任务 电流控制 输出电压变换 输出控制 触发生成 输入处理 输入电流变换 寄存器 解码器 运算单元 ADC中断 启动控制 PWM中断 错误检测 ? ? ? 调度9 VE中断 中断控制 ADC PMD
图 3-2
3.2.1.2 调度控制
通过VEACTSCH寄存器可以选择动作调度。
调度由执行输出处理的输出调度以及执行输入处理的输入调度构成，输出调度由输出相关的6个任务、输入调度由输入相关的3个任务构成。
调度与动作任务间的关联关系如表3-1所示。
表 3-1
输出调度 调度选择 输出 SIN/COS 输出坐标VEACTSCH 电流控制 运算 ※1 o o － 轴变换 ※1 o o － 个别动作 调度1 调度4 调度9 ※1 o － － ※1 o o － 输入调度 输出控制 触发生成 输入处理 ※1 o o o ※1 o o o ※1 o o o 输入 相变换 ※1 o o － 输入坐标轴变换 ※1 o o － 相变换 ※1 仅执行1个任务
-----------------------------------------------------------------------------
- 23/46 -
3.2.1.3 调度器的功能
1) 具有调度功能，使任务按照规定的顺序进行动作。 ?基本上，每PWM，CPU都会给出执行指令。
2) 具有待机功能，输出调度执行完成后，等待输入调度执行的开始。 ?电流检测完成后给出ADC中断信号，启动输入调度。
3) 具有中断功能，输入调度执行完成后产生中断
4) 具有重复功能，输入调度执行后重复进行同一调度。 ?可进行2个PWM周期以上间隔的软件处理。
启动命令 执行输出调度 待机 等待启动触发 启动触发 执行输入调度 N 重复执行结束？ Y 调度结束
图 3-3
-----------------------------------------------------------------------------
- 24/46 -
3.2.1.4 马达控制流程以及调度设定的关系
可通过VEACTSCH寄存器选择动作调度。
调度由执行输出处理的输出调度以及执行输入处理的输入调度构成。输出调度由输出相关任务、输入调度由输入相关任务构成。
通过VEMODE寄存器的设定，根据马达控制流程在相位插值允许／输出控制动作／零电流检测之间进行切换设定。
表3-2为各控制阶段的调度设定样例。
表 3-2 调度设定样例
设定 马达控制流程 调度设定 VEACTSCH 停止 初始输入 定位 强制运转 电流反馈 速度控制 刹车 EMG返回 1 4 9 5 6 0 1许可 0允许 × 01输出允许 01输出允许 11 输出关断 /EMG返回 0禁止 0禁止 0禁止 9 9 1 1 任务指定 VETASKAPP 0 0 5 5 相位插值允许VEMODE × × 0禁止 1允许 输出控制动作 VEMODE 00 输出关断 00输出关断 01 输出允许 01输出允许 零电流检测 VEMODE 0禁止 1 允许 0禁止 0禁止
-----------------------------------------------------------------------------
- 25/46 -