通常情況下，設(shè)計技術(shù)工程師要不將運動控制組件作為完整的獨立單元，要不自己進行構(gòu)建。可是，從零開始設(shè)計電機機驅(qū)動器和運動控制組件需要相關(guān)處理電機的詳細應用知識。通常情況下需要實行一系列技術(shù)的經(jīng)驗，比如電動機控制環(huán)，讀取位置傳感器及其與多種總線和通訊接口的連接。因為將電機驅(qū)動器集成到其產(chǎn)品中的設(shè)備制造商和系統(tǒng)集成商的核心競爭力通常情況下位于更高的抽象水平，所以，自己進行打造產(chǎn)品的決定或許會使公司的關(guān)注力和精力從公司的核心研發(fā)任務上變更出去。德國TRINAMIC芯片內(nèi)部集成算法，大大縮小成本和開發(fā)周期。

另一種考慮是購買電機驅(qū)動器，這些驅(qū)動器是獨立的硬件和軟件構(gòu)建塊，能夠?qū)⑵浼傻疆a(chǎn)品中，而不需要明白電動機控制的詳細知識。本文將比較將電機驅(qū)動器集成到運動控制應用程序中的權(quán)衡，此些驅(qū)動程序是完整購買的單元還是要單獨的構(gòu)建塊，而不是內(nèi)部構(gòu)建。它將分析購買的驅(qū)動器和構(gòu)建塊的不同類型的體系結(jié)構(gòu)和功能，以及為什么它們那么重要。

一.為什么要創(chuàng)立自己的？內(nèi)部研發(fā)伺服驅(qū)動器的優(yōu)勢

一家公司或許出于以下幾個原因而決定自己進行構(gòu)建自己的伺服驅(qū)動器。在當中絕大多數(shù)的反映了每種機驅(qū)動器設(shè)計都要滿足特定應用的復雜性，及其許多現(xiàn)有現(xiàn)成驅(qū)動器解決方案的局限性。TMCC160功能強大，覆蓋了以下所有功能并解決其問題。

設(shè)計技術(shù)工程師通常情況下會對應用程序中的電機驅(qū)動器有極其具體的需求列表，包括尺寸，成本，功能，性能和功率。尋到與清單上的全部內(nèi)容幾乎匹配的商用設(shè)備或許很艱難。因為物理尺寸，形狀因數(shù)或與機械集成相關(guān)的問題，商用產(chǎn)品或許不合適?；蛘咚鼈兓蛟S不符合要求的技術(shù)規(guī)格，比如電壓和功率水平。

即便技術(shù)工程師確實找到了正確的產(chǎn)品，在需要時也或許無法運用該產(chǎn)品以滿足特定的生產(chǎn)窗口，或者其價格沒有達到產(chǎn)品的目標成本。通常情況下，他們都要權(quán)衡些許功能和規(guī)格以獲得所需的全部選項。

內(nèi)部研發(fā)伺服驅(qū)動器通常情況下表明著技術(shù)工程師能夠創(chuàng)建滿足其全部規(guī)格的設(shè)備。其他原因包括重新設(shè)計較舊硬件以翻新產(chǎn)品的能力，及其渴望更獨立于外部供應商以實現(xiàn)更好的產(chǎn)品生命周期管理的愿景。創(chuàng)立與購買的主要原因是公司要運用自己的運動計劃，傾斜或定位功能。比如，產(chǎn)品或許需要極其快速且方便同步的界面，比如多軸運動控制設(shè)備中的步進/方向界面。如果該接口在商用設(shè)備中不可用，則構(gòu)建自己的設(shè)備通常情況下是唯一的選擇。

將數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為物理運動或許極其艱難。如果商用機驅(qū)動器不提供對關(guān)鍵接口或運動模式的支持，則或許需要其他軟件層。此些翻譯功能需要耗費些許時間來研發(fā)和集成。更糟糕的是，額外的通信層會引入延遲，這會降低現(xiàn)場的控制系統(tǒng)性能，并使產(chǎn)品開發(fā)過程中的工程設(shè)計變得更加復雜。不管接口是簡單的（例如SPI（串行外圍接口）或UART），還是更復雜的（例如CAN（控制器局域網(wǎng)）或RS-485），工程師都應首先使用演示設(shè)備或評估套件，然后才能使用。估計積分時間。

二.驅(qū)動器主要開發(fā)任務和問題

內(nèi)部開發(fā)自己的電機驅(qū)動器的公司必須完成一長串的任務，這些任務要占用大量的開發(fā)時間，并伴隨著弊端。

首先，工程師必須從數(shù)百種可用的微處理器中開展選擇。除去正確的封裝，引腳選擇，電壓電平和許多其他功能外，它還必須足夠便宜，并且具有應用程序所需的最低計算能力。僅由于選擇的數(shù)量眾多，這是一項艱巨的任務。另外，由于新版本是從指定供應商每兩年發(fā)布一次的，因此這可能迫使公司將工業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)周期縮短到比他們想要的更短的時間。

接下來，工程師必須選擇并實施電動機控制算法，這需要電動機和運動控制專家。這不僅增加了研發(fā)人員，而且一般很難尋找到這些專家，給人力資源部門帶來了很大困擾，德國TRINAMIC作為精密運動控制專家，在運動控制方便給予了很多客戶方便。

工程師必須選擇組件并創(chuàng)建用于功率級的電子電路，包括柵極驅(qū)動器和MOSFET。他們必須注意機械集成，選擇正確的連接器和電源。他們還必須設(shè)計強制性的PCB（印刷電路板）原理圖和布局，包括設(shè)計電流測量和附加的模擬電路。

克服這些障礙后，研發(fā)必須確保設(shè)計符合特定標準或認證，例如醫(yī)療設(shè)備的安全要求。他們可能還需要確保產(chǎn)品與舊設(shè)備的兼容性，這可能意味著較舊零件的可用性很大困擾。

除這些常規(guī)任務外，工程師還必須選擇一個或多個傳感器開展電動機控制，并將它們與電動機驅(qū)動器接口。他們還必須選擇與命令級控制器（例如PLC（可編程邏輯控制器）或工業(yè)PC）的通信接口（例如EtherCAT）。

圖2設(shè)計工程師在設(shè)計電機驅(qū)動器時必須考慮的開發(fā)和決策任務。

內(nèi)部開發(fā)伺服驅(qū)動器通常意味著工程師可以創(chuàng)建滿足其所有規(guī)格的設(shè)備。其他原因包括重新設(shè)計較舊硬件以翻新產(chǎn)品的能力，以及希望更獨立于外部供應商以實現(xiàn)更好的產(chǎn)品生命周期管理的愿望。

購買高度集成的微系統(tǒng)的優(yōu)勢是什么？

在新的電機驅(qū)動解決方案的規(guī)格說明過程中，設(shè)計工程師有許多不同的選擇。可以使用現(xiàn)代微系統(tǒng)將電機控制和接口功能集中到易于使用的構(gòu)建塊中。它們有幾種形式：預配置的微控制器，可在軟件中實現(xiàn)電機控制功能；具有電機和運動控制功能的多核微控制器；以及集成了總線系統(tǒng)驅(qū)動程序和相應軟件堆棧的其他解決方案。

所有這些解決方案都與完整的驅(qū)動器解決方案形成鮮明對比，后者還將功率級和測量電路集成在一個完整的模塊中。這些完整的驅(qū)動器解決方案是最靈活的解決方案，并且開發(fā)成本較低，因為設(shè)計工程師只需要將它們集成到系統(tǒng)中即可。此外，它們通常包含不需要的功能，但仍然必須付費。盡管內(nèi)部設(shè)計電動機驅(qū)動器的開發(fā)成本往往較高，但從制造成本的角度來看，通常效率更高。這是因為通常工具成本較低，而主要的額外成本是原型制作，通常計為開發(fā)成本。

高度集成的微系統(tǒng)在制造與購買之間提供了一種平衡的方法。它們不僅集成了電動機和運動控制功能，還集成了諸如CAN或EtherCAT的命令級接口，還集成了功率級的各個部分，例如柵極驅(qū)動器。使用這些系統(tǒng)，工程師無需設(shè)計這些關(guān)鍵功能，而仍保持所需的靈活性。這些解決方案還通過使用評估套件和標準模塊以及利用運動控制專家精心開發(fā)且易于實現(xiàn)的標準API（應用程序接口）來加快設(shè)計過程。硬件設(shè)計工程師仍然可以靈活地將功率級與????他們的需求相匹配，從而調(diào)整驅(qū)動器的外形尺寸和尺寸。

結(jié)論

在通常的成本和時間限制下開發(fā)電動機驅(qū)動器時，設(shè)計工程師可以利用高度集成的運動控制微系統(tǒng)，TRINAMIC剛好具備這些優(yōu)勢。這些不僅可以訪問工程師可能不具備的先進運動控制專業(yè)知識和功能，而且還可以實現(xiàn)快速，精簡和輕松的設(shè)計。