反馈、感知、控制、连接,多领域ADI智能运动控制产品大起底!

随着经济的发展,许多机器设计应用对运动控制产品的需求增加了。根据IHS Markit 对全球运动控制市场的研究,预计全球运动控制市场从2018 年到2022年将以7%的复合年增长率增长,到2022 年将达到205 亿美元。不同的市场,有不同的期望和需求,这也迫使供应商保持适当的灵活性。对此,ADI在智能运动控制领域推出了全套的解决方案,覆盖整个制造流程,以实现更高产出,同时降低能耗,从而达到更可持续的智能制造。下图为ADI用于智能运动控制应用的解决方案。

智能运动控制解决方案

ADI公司用于智能运动控制应用的技术和系统级解决方案支持实现更高级别的性能,同时降低能耗和减少停机时间。图5概要介绍典型的电机驱动器信号链,该信号链由6个主要模块构成,每个模块代表一种ADI解决方案。

功率电子器件

功率电子器件在电机驱动器系统中提供功率转换。高压系统(>100 V)使用绝缘栅驱动器来驱动功率半导体。 ADuM4122 是单栅绝缘栅驱动器,提供3 A短路(<3 Ω),支持功能性或增强绝缘(高达~800 V直流母线),提供摆率控制,以实现EMI/功率损耗优化;还支持高共模瞬变抑制(CMTI)和低传播延迟,以配合SiC和GaN功率半导体使用。ADuM160N 多通道数字隔离器可用于隔离PWM信号,与集成了栅驱动器和功率半导体的集成功率模块(IPM)配合使用。 ADuM6028 隔离功率器件可与数字隔离器、隔离型收发器和隔离型数据转换器一起使用,提供完全通过安全认证、可即时使用的非常小巧的8引脚解决方案。

ADuM4122产品链接:https://www.analog.com/cn/products/ADUM4122.html

ADuM160N产品链接:https://www.analog.com/cn/products/ADuM160N.html

ADuM6028产品链接:https://www.analog.com/cn/products/ADuM6028.html

对于低压系统(<100 V),可使用提供浮动接地和可编程死区时间的100 V半桥驱动器 LTC7060,或采用PassThruTm技术和自适应击穿保护的150 V受保护高端NMOS静态开关驱动器 LTC7000来驱动低压半导体。LTC7000还支持可编程死区时间(用于优化效率)、增强型电流控制和摆率控制(用于降低EMI)。

LTC7060产品链接:https://www.analog.com/cn/products/LTC7060.html

LTC7000产品链接:https://www.analog.com/cn/products/ltc7000.html

电流检测

ADuM7701 是一款高性能、二阶Σ-Δ调制器,片上的数字隔离采用ADI公司的iCoupler®技术,能将模拟输入信号转换为高速单位数据流,以进行隔离电流检测测量。 ADuM7703 提供低失调漂移(最大0.6 μV/°C),可降低扭矩纹波,采用紧凑型8引脚封装,集成LDO,以简化电源设计和减小板面积。提供150 V/ns CMTI(最小额定值),可配合GaN和SiC功率电子器件使用。

ADuM7701产品链接:https://www.analog.com/cn/products/ADUM7701.html

ADuM7703产品链接:https://www.analog.com/cn/products/ADUM7703.html

AD8410 高压电流检测放大器提供高增益(20 V/V、50 V/V、100 V/V)、低失调漂移(~1 μV/°C)和高带宽(2 MHz),以实现优化电流控制。AD8410还包括双向电流测量输入(高达100 V共模输入)。 LTC6102 精密零漂移电流检测放大器确保在广泛的工作条件下提供精度,在电流分流检测应用中可由高端电压(高达100 V)供电。

AD8410产品链接:https://www.analog.com/cn/products/AD8410.html

LTC6102产品链接:https://www.analog.com/cn/products/ltc6102.html

位置检测

位置反馈用于执行直接位置控制,或推断转速和执行机器速度控制。 ADA4570 和 ADA4571 将AMR角度传感器和集成式信号调节器集成在一起,为电机驱动器和伺服器应用提供更高精度的绝对位置检测(误差<0.1°,使用寿命/温度<0.5°)。它们能在严苛的磁性环境中可靠运行,支持宽气隙公差且不降低角误差精度(与霍尔/GMR/TMR不同),并简化系统设计考量。与工业应用中的光学传感器相比,ADA4570和ADA4571不受灰尘或污垢影响,与市场上内置校准引擎的数字输出解决方案相比,它们的延迟非常低。ADA4571生成两个单端模拟输出(正弦和余弦),用于表示周围磁场的角位置,ADA4570则生成两个差分模拟输出对。ADA4571的双版本(ADA4571-2)也可用于安全关键应用中需要完全冗余的地方。

ADA4570产品链接:https://www.analog.com/cn/products/ADA4570.html

ADA4571产品链接:https://www.analog.com/cn/products/ada4571.html

AD7380 是一款4 MSPS双通道同步采样16位SAR ADC,提供精度、吞吐量和最小尺寸,适用于编码器应用。AD7380采用小封装(3 mm ×3 mm),用于使编码器小型化,提供4 MSPS吞吐量,以实现最低延迟和控制环路快速瞬态响应。AD7380过采样引擎可以在较慢的工作条件下实现更高的精度。

AD7380产品链接:https://www.analog.com/cn/products/AD7380.html

机器健康

振动和冲击传感器正被集成到编码器或电机中,以提供资产健康状况信息。 ADXL1002 超低噪声(±50 g范围内为25 μg/√Hz)、高频率±50 g MEMS加速度计提供高达11 kHz(3 dB点)的高数据带宽振动检测,谐振频率为21 kHz。ADXL1002是替代压电传感器的低成本、低功率方案。与压电传感器相比,ADXL1002可以监测低至直流的低转速设备,同时降低校准要求。 ADXL354 是一款低噪声、低功率3轴MEMS加速度计,采用小型封装(3 mm × 5 mm),具有数字接口、SPI(3线和4线)和I2C,为编码器提供紧凑型振动检测集成解决方案。

ADXL1002产品链接:https://www.analog.com/cn/products/ADXL1002.html

ADXL354产品链接:https://www.analog.com/cn/products/ADXL354.html

ADI OtoSenseTm 智能电机传感器是基于AI的全套硬件和软件解决方案,将一流的检测技术和领先的数据分析结合起来,对电机实施状态监控。无论是哪种类型的电机,ADI OtoSense SMS都提供最关键的诊断,将数据转化为可执行的信息,帮助用户预测维护周期和规避计划外的停机。

ADI OtoSense方案链接:https://www.analog.com/cn/applications/technology/otosense.html

网络接口

智能制造基于智能运动应用网络,在资产和更高级别的控制和管理网络之间共享数据。ADI提供的可靠、低功耗和低延迟PHY包括 ADIN1200 (10/100) PHY 和 ADIN1300 (10/100/1000) PHY。 这两种工业以太网PHY都是为要求工作环境温度高达105°C的工业应用而开发的,已根据EMC和可靠性标准进行广泛测试,以在严苛的工业应用中运行。低延迟PHY支持更低的周期时间网络,支持将更多设备连接到网络,并满足复杂、高性能确定性运动应用的时序要求。为了实现确定性工业以太网连接,ADI的2层工业以太网嵌入了2端口开关。fido5100 和 fido5200 支持PROFINET、以太网/IP、EtherCAT、Modbus TCP和Ethernet POWERLINK工业以太网协议,以及任何处理器、协议和堆栈。

ADIN1200/ADIN1300产品链接:https://www.analog.com/cn/products/adin1200.html

ido5100/fido5200产品链接:https://www.analog.com/cn/products/fido5100.html

运动控制器

运动控制器提供处理引擎,生成PWM信号来驱动功率半导体,并接收电流和位置反馈信号来控制电机的速度和扭矩。需要使用可靠、高环境温度、高功率密度电源管理解决方案来为控制器供电,该控制器通常是FPGA或处理器,提供可选的上电顺序和电源遥测功能。ADI公司的 Power by LinearTm 电源管理 IC和电源模块为推动当今和未来的智能运动控制应用提供了基础。运动控制器通常位于中央机架,需要与编码器进行远距离通信。此时可以使用ADI的隔离和非隔离RS-485收发器,以串行通信的方式将编码器位置反馈信息传输给运动控制器。 ADM3066E是一款±12 kV IEC ESD保护全双工50 Mbps RS-485收发器,提供高带宽、高环境温度(125°C)、可靠的通信解决方案,采用3 mm × 3 mm小封装,适用于编码器应用。

ADM3066E产品链接:https://www.analog.com/cn/products/ADM3066E.html