IRMCK20X：无位置传感器控制芯片优化

IRMCK20X系列电动机驱动集成芯片是美国国际整流器（IR）公司推出的基于纯硬件控制的电动机闭环控制专用芯片。其中，IRMCK203是针对永磁同步电动机的高性能无传感器控制芯片。IRMCK203采用QFP80封装，其引脚按功能可分为时钟接口、锁相环控制、SPI接口、RS232接口、并行接口、E²PROM接口、PWM驱动信号、IR2175电流检测接口、AD接口、基于PWM的4路DA输出接口、LED状态指示、复位以及离散控制输入/输出（起/停、正/反转、故障指示、同步信号等）等13个功能组。IRMCK203的内部原理框图如图15-17所示，其主要特点如下：

1）内部集成了基于同步旋转磁场坐标系的电动机转子位置观测器；

2）实施高性能电流闭环控制；

3）可配置的控制系统参数，如PI调节器增益、PI输出限幅、PWM载频、电流反馈定标等，以适应不同的永磁电动机；

4）集成了永磁电动机变频调速系统过电流、缺相、过速、直流母线电压故障等检测功能；

5）直流母线电压的自动限制；

6）芯片的最高工作时钟为33.3MHz，用于无传感器控制的最大计算时间为10μs；(www.xing528.com)

7）芯片内部集成了基于损耗最小的SVPWM算法（可自动插入死区）。

图15-17 IRMCK203芯片的内部原理框图

IRMCK203有两种工作模式：一种是与MCU或PC配合的从模式，其运行工况取决于主机的指令；另一种是自主工作模式，此时只要从AD通道输入0～5V的电压信号作为速度参考值，外加一片1kbit的串行E²PROM（如AT24C01）来存储电动机系统的相关配置信息，系统上电后IRMCK203芯片可自行读取数据到其内部寄存器，并根据相关I/O线的逻辑状态对电动机进行闭环控制。

图15-17给出了采用IR公司iMOTION系列外围器件构成的PMSM电动机控制系统，其中IRMCS2031是基于IRMCK203控制芯片的无传感器控制永磁电动机控制系统设计平台。该平台包含了2片IR2175用于电流检测的高压IC、IRAMY20UP60A IGBT模块，该平台的PWM最高频率为60kHz，电动机的速度精度为0.01%，持续输出电流5A，可针对2极电动机实施最高速度为100000r/min的控制。