一种高速大带宽音圈电机控制器制造技术

本实用新型专利技术涉及控制器技术领域，目的是提供一种高速大带宽音圈电机控制器，包括通信单元，核心处理单元，数模单元，功率放大单元和采样单元，通信单元用于将输入的指令输送给DSP，DSP将所述指令转换为数字信号输送给所述数模单元，DAC将所述DSP发出的所述数字信号转换成模拟信号，通过所述调理电路对所述模拟信号的幅值和相位进行调整，向所述功率放大单元输出作为功率模拟电路的激励信号，功率放大单元将所述激励信号进行功率放大后输出给该电机，驱动该电机运转，采样单元对电机的输出特征信号进行采样，经过所述调理电路输送给所述微处理器，实现闭环控制，本实用新型专利技术结构合理，简单实用，适合推广。

A high speed and wide bandwidth voice coil motor controller

【技术实现步骤摘要】
一种高速大带宽音圈电机控制器
本技术涉及控制器领域，具体涉及一种高速大带宽音圈电机控制器。
技术介绍
近年来，随着军事装备的大力发展，光学系统在军事领域得到充分应用。随着光电系统精度要求越来越高，其对执行单元伺服控制系统的要求随之提高。在高精度的光学系统中，摆摬对于提高系统的控制性能和控制精度非常重要。而摆镜重量轻，体积小，功耗要求低，而且光学系统要求响应快，系统大带宽。基于此，系统选用高响应速度，大带宽音圈电机。然而，普通伺服系统，因受限于IGBT功率器件的开关频率，无法满足高带宽的要求。而由低压MOSFET做功率器件的低压驱动，理论上开关频率可大大提高，但受限于系统要求，仍然无法满足摆镜控制系统的要求。基于当前技术需求，提出一种低功率，高带宽，高响应速度的音圈电机控制器。在工程设计中，考虑到高带宽要求，若采用传统逆变桥方案，必须采用低压mos做为开关器件，而驱动器载频可能高达几十到百千赫兹，而高的开关频率伴随高开关速度，将产生很高的dv/dt，从而给系统带来严重的电磁兼容问题，大大增加了系统设计难度。显然，采用常规拓扑提高载频的方案不是最佳方案，而在工程设计中，模拟电路采用的小信号集成模拟IC可提供高压摆率，高带宽性能。该模拟IC除功率低以外，响应速度和带宽均能满足音圈电机的控制要求，因此，需要一款控制器，具有低功率，高带宽和高响应速度，同时，避免电磁兼容问题，以保证其满足环境要求等条件；围绕集成大功率模拟器件，对该控制器进行设计。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种高速大带宽音圈电机控制器，具有低功率、高带宽和高响应速度的音圈电机控制器，模拟电路采用的小信号集成模拟IC可提供高压摆率，高带宽性能，本控制器结构简单，实用性强，适合推广；为实现上述目的，本技术所采用的技术方案是：包括核心控制单元，数模单元，功率放大单元和采样单元；核心控制单元，所述核心控制单元包括DSP和接口组,所述接口组与所述DSP连接，所述接口组将指令发送给所述DSP，所述DSP将所述指令转换为数字信号输送给所述数模单元；数模单元，包括DAC和调理电路，所述DSP与所述DAC连接，所述DAC与所述调理电路的第一输入端连接，所述调理电路的第一输出端与所述功率放大电路连接，所述DAC将所述DSP发出的所述数字信号转换成模拟信号，通过所述调理电路对所述模拟信号的幅值和相位进行调整后向所述功率放大单元输送激励信号；功率放大单元，所述功率放大单元与电机连接，所述功率放大单元将所述激励信号进行功率放大后输出给该电机，驱动该电机运转；采样单元，所述采样单元与所述调理电路的第二输入端连接，所述调理电路的第二输出端与所述DSP连接，所述采样单元对电机的输出模拟信号进行采样，通过所述调理电路将采样模拟信号输送给所述DSP。优选的，所述核心控制单元还包括辅助控制电路。优选的，所述数模单元还包括SPI接口,所述DAC通过所述SPI接口与所述DSP连接。优选的，所述调理电路选择集成模拟IC。优选的，所述接口组包括有模拟IO、CAN和485接口。优选的，所述控制器还包括存储器，所述存储器与所述DSP连接，所述存储器内预存有电机标准的输出电信号值。优选的，所述输出特征信号包括电机输出电压、电机输出电流和电机温度。优选的，所述标准的输出信号值为数值区间。与现有的技术相比，本技术的有益效果包括有：与通用伺服系统相比，该控制器系统内没有较高电压和较大电流的开关器件，不会形成dv/di和di/dt，可以大大降低电磁干扰，而数字信号仅为3.3V的弱电信号，通过设计布局，可以基本消除，本技术结构简单，实用性强，适合推广。附图说明图1为本技术一种高速大带宽音圈电机控制器的结构示意图。具体实施方式下面结合本技术的附图1，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。请参照图1，一种高速大带宽音圈电机控制器包括核心控制单元，数模单元，功率放大单元和采样单元；核心控制单元，所述核心控制单元包括DSP和接口组,所述接口组与所述DSP连接，所述接口组将指令发送给所述DSP，所述DSP将所述指令转换为数字信号输送给所述数模单元；数模单元，包括DAC和调理电路，所述DSP与所述DAC连接，所述DAC与所述调理电路的第一输入端连接，所述调理电路的第一输出端与所述功率放大电路连接，所述DAC将所述DSP发出的所述数字信号转换成模拟信号，通过所述调理电路对所述模拟信号的幅值和相位进行调整后向所述功率放大单元输送激励信号；功率放大单元，所述功率放大单元与电机连接，所述功率放大单元将所述激励信号进行功率放大后输出给该电机，驱动该电机运转；采样单元，所述采样单元与所述调理电路的第二输入端连接，所述调理电路的第二输出端与所述DSP连接，所述采样单元对电机的输出模拟信号进行采样，通过所述调理电路将采样模拟信号输送给所述DSP。值得说明的是，所述微处理器为DSP，本实施例中选用DSP2407芯片，是TI公司设计的一款高性能处理器，具有强大的数据处理能力，而且芯片上集成了很多专门用于电机控制的外设资源，十分适合音圈电机的闭环控制系统，所述DAC为SPI接口输入，多路模拟输出，模拟输出频率可达数千赫兹，所述调理电路选择集成模拟IC，确保单元功能稳定可靠，所述通信单元包括有模拟IO、CAN、485和以太网功能模块，所述数模单元选用TI的芯片，DAC38RF89是高性能的宽带宽型射频采样数模转换器即DAC，能够实现高达3.33GSPS的双通道输入数据速率或高达9GSPS的8位单通道运行状态，具有一个多达8通道的低功耗JESD204B接口，最大比特率为12.5Gbps，在双通道运行状态下，无插值时输入接口的数据速率高达3.33GSPS即12位分辨率和即2.5GSPS16位分辨率所述输出特征信号包括电机输出电压、电机输出电流和电机温度，所述数字信号为弱电信号，数字信号仅为3.3V的弱电信号，在本实施例中，可以基本消除，音圈电机功率比较小，通常在几瓦到几时瓦，可根据不同电流等级，对控制器进行分级，进而对不同功率的功放设计对应的散热处理，对于功放机在外壳上全使用铸造铝合金材料，给予机器足够的散热面积；而在最易产生热量的功放接触面，采用加厚设计，铝合金加速吸收热量，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速大带宽音圈电机控制器，其特征在于：包括核心控制单元，数模单元，功率放大单元和采样单元；/n核心控制单元，所述核心控制单元包括DSP和接口组,所述接口组与所述DSP连接，所述接口组将指令发送给所述DSP，所述DSP将所述指令转换为数字信号输送给所述数模单元；/n数模单元，包括DAC和调理电路，所述DSP与所述DAC连接，所述DAC与所述调理电路的第一输入端连接，所述调理电路的第一输出端与所述功率放大电路连接，所述DAC将所述DSP发出的所述数字信号转换成模拟信号，通过所述调理电路对所述模拟信号的幅值和相位进行调整后向所述功率放大单元输送激励信号；/n功率放大单元，所述功率放大单元与电机连接，所述功率放大单元将所述激励信号进行功率放大后输出给该电机，驱动该电机运转；/n采样单元，所述采样单元与所述调理电路的第二输入端连接，所述调理电路的第二输出端与所述DSP连接，所述采样单元获取电机的输出特征信号，通过所述调理电路将输出特征信号输送给所述DSP。/n

【技术特征摘要】
1.一种高速大带宽音圈电机控制器，其特征在于：包括核心控制单元，数模单元，功率放大单元和采样单元；
核心控制单元，所述核心控制单元包括DSP和接口组,所述接口组与所述DSP连接，所述接口组将指令发送给所述DSP，所述DSP将所述指令转换为数字信号输送给所述数模单元；
数模单元，包括DAC和调理电路，所述DSP与所述DAC连接，所述DAC与所述调理电路的第一输入端连接，所述调理电路的第一输出端与所述功率放大电路连接，所述DAC将所述DSP发出的所述数字信号转换成模拟信号，通过所述调理电路对所述模拟信号的幅值和相位进行调整后向所述功率放大单元输送激励信号；
功率放大单元，所述功率放大单元与电机连接，所述功率放大单元将所述激励信号进行功率放大后输出给该电机，驱动该电机运转；
采样单元，所述采样单元与所述调理电路的第二输入端连接，所述调理电路的第二输出端与所述DSP连接，所述采样单元获取电机的输出特征信号，通过所述调理电路将输出特征信号输送给所述DSP。


2.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：童飞，刘强，李科，
申请(专利权)人：成都零启自动化控制技术有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51