關(guān)于瑞薩電子UPD70F3454

　　UPD70F3454是瑞薩電子開發(fā)的用于變頻控制的32位高性能MCU,，使用V850核、RISC架構(gòu),、5級流水線,、內(nèi)置DSP功能、最大64MHZ,，內(nèi)置256K FLASH ROM及相關(guān)外圍功能,，例如DMA控制器,，定時器/計數(shù)器,，串行接口UART、SPI,、IIC,，A/D,，總線控制器，低壓檢測,，片上調(diào)試等,。針對變頻控制，UPD70F3454提供有2組六相PWM輸出,、兩組獨立的12位AD轉(zhuǎn)換器,，內(nèi)置比較器和運放，兩組編碼器輸入計數(shù)器,，高度集成了伺服電機控制所需的外圍設(shè)備,，并且可以實現(xiàn)用一個MCU實現(xiàn)對兩個伺服電機的控制。

　　系統(tǒng)原理

　　1,、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)：

　　基于UPD70F3454的伺服控制系統(tǒng)硬件如下圖,。主要包括：

　　⑴,、MCU UPD70F3454及其周邊電路,，3454為核心控制器，接收外部信號,，判斷系統(tǒng)的工作模式,，并轉(zhuǎn)換成逆變器的開關(guān)信號輸出，隔離后后驅(qū)動IPM,，EEPROM用于參數(shù)的保存和用戶信息的存儲,。RS232模塊負責與上位機進行通信，或者直接通過上位機發(fā)送速度,、方向控制信息,；編程、調(diào)試可以通過MINICUBE,、MINICUBE2,、PG-FP5。

　?、?、IPM驅(qū)動電路，MCU輸出6相PWM信號,，經(jīng)過光耦隔離傳送,、IPM全橋逆變輸出，驅(qū)動伺服電機工作的強電電路,。

　?、恰㈦娏鞑蓸樱到y(tǒng)至少需要采樣兩相電流,，如Ia和Ic,，采樣電路的信號經(jīng)3454內(nèi)部AD模塊的運放、比較器后進行模數(shù)轉(zhuǎn)換,。

　?、取⑥D(zhuǎn)子位置檢測,，由增量式光電編碼器輸出的正交編碼信號A,、B、Z輸入至MCU的TMT模塊,，可以判斷電機轉(zhuǎn)子的位置和電機轉(zhuǎn)速信號,。

　　⑸,、傳感器信號的輸入,，包括脈沖量輸入、模擬輸入,、開關(guān)輸入等及與其他MCU的通信,。

　　圖： 瑞薩電子UPD70F3454伺服控制硬件結(jié)構(gòu)圖

　　工作原理

　　伺服主要靠脈沖來定位，基本上可以這樣理解,，伺服電機接收到1個脈沖,，就會旋轉(zhuǎn)1個脈沖對應的角度，從而實現(xiàn)位移,，因為,，伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉(zhuǎn)一個角度,，都會發(fā)出對應數(shù)量的脈沖,，這樣，和伺服電機接受的脈沖形成了呼應,，或者叫閉環(huán),，如此一來，系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機,，同時又收了多少脈沖回來,，這樣，就能夠很精確的控制電機的轉(zhuǎn)動,，從而實現(xiàn)精確的定位,，可以達到0.001mm。

　　直流伺服電機分為有刷和無刷電機,。有刷電機成本低,，結(jié)構(gòu)簡單,，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬,，控制容易，需要維護,，但維護方便（換碳刷）,，產(chǎn)生電磁干擾，對環(huán)境有要求,。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合,。 　　無刷電機體積小，重量輕,，出力大,，響應快，速度高,，慣量小,，轉(zhuǎn)動平滑，力矩穩(wěn)定,?？刂茝碗s，容易實現(xiàn)智能化,，其電子換相方式靈活,，可以方波換相或正弦波換相。電機免維護,，效率很高,，運行溫度低，電磁輻射很小,，長壽命,，可用于各種環(huán)境。

　　2.交流伺服電機也是無刷電機,，分為同步和異步電機,，目前運動控制中一般都用同步電機，它的功率范圍大,，可以做到很大的功率,。大慣量，最高轉(zhuǎn)動速度低,，且隨著功率增大而快速降低,。因而適合做低速平穩(wěn)運行的應用。

　　3.伺服電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵,，驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場,，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較,，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度,。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。

　　永磁交流伺服電動機,，20世紀80年代以來,，隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展,，永磁交流伺服驅(qū)動技術(shù)有了突出的發(fā)展,，各國著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動機和伺服驅(qū)動器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統(tǒng)已成為當代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向,，使原來的直流伺服面臨被淘汰的危機,。90年代以后，世界各國已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波電動機伺服驅(qū)動,。交流伺服驅(qū)動裝置在傳動領(lǐng)域的發(fā)展日新月異,。

　　2、特點及優(yōu)勢：

　?、?、精細的全數(shù)字化控制。采用瑞薩電子 32位專用變頻MCU,，64MHZ CPU和PWM操作時鐘,，高精度頻率輸出。

　?、?、低廉的系統(tǒng)成本。UPD70F3454搭載有上電清零,、電壓檢測,、穩(wěn)壓器、4個運放,、8個比較器,、編碼器接口等豐富外設(shè)資源。

　?、?、豐富周邊功能。5V單電源,、外部總線,、DMA控制器。

　?、?、提供安全,、安心的高端變頻電機*價系統(tǒng)，對系統(tǒng)各個模塊有軟件的參考代碼,，比如PWM,、AD、TMT等模塊,，用戶可以很方便的在原系統(tǒng)上進行二次開發(fā),。并且有電機組強大的支持團隊。

　　UPD70F3454除了高速實時響應和單時鐘指令外,，還支持乘法指令、飽和運算,、位操作等為數(shù)字伺服控制系統(tǒng)而優(yōu)化的指令,。本文基于UPD70F3454的伺服控制系統(tǒng)，充分利用MCU內(nèi)部資源情況下,，電路設(shè)計簡單,、外圍器件少，滿足矢量控制的實時要求,，實現(xiàn)伺服的全數(shù)字化的控制,。而低成本高性能的MCU控制特性使得該系統(tǒng)具有很好的應用前景。

　　目前,，UPD70F3454已在客戶的通用伺服,、紡織機械、縫紉機得到普遍應用