主要介紹基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(Field Programmable Gate Array，FPGA)及EDA方法學(xué)的永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)。FPGA是一種高密度可編程邏輯器件，其邏輯功能的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)把設(shè)計(jì)生成的數(shù)據(jù)文件配置進(jìn)芯片內(nèi)部的靜態(tài)配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(SRAM)來(lái)完成的，具有可重復(fù)編程性，可以靈活實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能。
與ASIC不同的是，PCA本身只是標(biāo)準(zhǔn)的單元陣列，沒(méi)有一般IC所具有的功能，但用戶可以根據(jù)需要，通過(guò)專門(mén)的布局布線工具對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行重新編程，在最短的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出自己專用的集成電路，從而大大提高了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。由于它以純硬件的方式進(jìn)行并行處理，而且不占用CPU資源，所以可以使系統(tǒng)達(dá)到很高的性能。這種新的設(shè)計(jì)方法可以把A/D接口、驅(qū)動(dòng)器接口、通信接口集成在一塊芯片上，同時(shí)在算法上完成位置、速度甚至電流算法，從而實(shí)現(xiàn)真正的片上可編程系統(tǒng)(SoPC)。這將成為下一代高性能伺服控制器集成化設(shè)計(jì)的一個(gè)趨勢(shì)。
下面針對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)模塊化設(shè)計(jì)的思想，介紹基于FPGA的控制系統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)方法，其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
電路由電源模塊，電壓轉(zhuǎn)化模塊，F(xiàn)PCA模塊，驅(qū)動(dòng)電路模塊，斬波電流、電壓檢測(cè)模塊，繞組電流檢測(cè)模塊，A/D模塊，通信模塊，外擴(kuò)存儲(chǔ)器模塊等部分組成。
首先，由FPGA產(chǎn)生5路PWM波，其中3路用于永磁無(wú)刷直流電機(jī)換相，1路用于斬波，另1路用于再生能耗調(diào)節(jié)制動(dòng)電流。三相換相PWM經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制電機(jī)的換相，這3路PWM只用于換相不進(jìn)行調(diào)制，由斬波環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)制。
