為高性能運動控制設計的數(shù)字驅動器

緊湊型的數(shù)字驅動器將集成電路和數(shù)字放大器結合起來，組成可安裝在PCB板上的超緊湊封裝。除了先進的伺服和步進電機控制，此類驅動器還可以對S曲線點對點移動、大量通用數(shù)字和模擬輸入/輸出（I/O）以及正弦/余弦和BiSS-C編碼器提供支持。除主機網(wǎng)絡外，還支持擴展CAN和SPI網(wǎng)絡，以支持分層網(wǎng)絡體系結構。

近來，市場上用于精密運動控制的小型電機、控制器和傳感器頻繁發(fā)布。對用于移動機器人、無人機和電池供電應用的運動控制組件的日益增長的需求，推動了這些應用的發(fā)展。這些趨勢也加速了運動控制技術的發(fā)展，使工程師能夠建造耗電和噪音更低、占用空間更少的系統(tǒng)。

當涉及到電機和放大器尺寸時，對于越來越多的應用來說，通常越小越好，因此在構建使用運動控制的機器時越接近越好。對于那些集成了模擬傳感器的系統(tǒng)更是如此。

提高運動性能和定位精度

原因歸結為兩個簡單的原則：信號傳輸距離越短，信號也就更清晰、更準確；信號傳輸距離越短，伺服回路也就可以運行得更快，同時仍然保持安全的相位裕度。這兩個因素都會對運動性能產(chǎn)生重大影響，尤其是定位精度。

對于一些機器應用，雖然使用傳輸距離較短的信號，不會帶來較明顯的性能改進，但使用較小電機的系統(tǒng)，以及使用新一代編碼器的系統(tǒng)，例如致力于以納米甚至皮米為單位測量超高精度的sin/cos編碼器，都會顯著改善系統(tǒng)的性能。對于需要保持較高的位置或速度控制精度的主軸來講，快速伺服回路和干凈的傳感器信號，也會帶來明顯的差異。

這是因為，這些設備完成了與機器控制功能相關的所有繁重工作。它們可以運行用戶應用程序代碼，生成運動軌跡，處理伺服定位，并利用板載放大器驅動電機。這些設備還提供多種接口，如串行、CAN和以太網(wǎng)。最重要的是，它們體積很小，只有3到5厘米。

雖然不是新產(chǎn)品，但在過去10年中，安裝在PCB板上的運動控制模塊，在功率輸出增加的同時，其尺寸在不斷縮小。由于便利性，這些設備將繼續(xù)存在，未來尺寸會繼續(xù)縮小，功能也會繼續(xù)擴展。

最后，也許小型化控制的最大影響是它允許重新組織機器結構。從集中式運動轉向本地/嵌入式運動的轉變，帶來了更好的信號完整性、更快的伺服回路、更少的EMI、更高的可靠性和更低的成本。

移動和微型運動控制應用

由于對患者治療設備、移動診斷設備和電池驅動醫(yī)療設備的需求，移動和便攜式運動控制應用正在迅速普及。設計工程師被要求去建造占用更少空間、使用更少電力而仍能提供更高性能的系統(tǒng)。

有些設計工程師使用即插即用設備來構建特定于應用的運動控制板，他們的任務更多的是互連，而不是實際的電路設計。盡管由IC設計的完整運動板，通常需要10層以上的PCB和嚴格的數(shù)字和模擬設計技能，而即插即用運動控制模塊構建的板通常是2層或最多4層，設計任務側重于選擇連接器和指定板的外形尺寸。

使用這些一體化設備，構建完全定制的電路板就輕而易舉；一個簡單的 2 層或 4 層互連板，可以連接多個驅動器。