对于很多工业应用，从简单的X-Y工作台到复杂的机器人技术以及安全实施www.cechina.cn，高效的运动控制都非常关键。多年以来，这些功能中设计驱动和控制电路的方式基本未变。硬件架构一般包括一个标准的微控制器或DSP、提供解码器输入和电机输出的定制逻辑电路、一组模数和数模转换器（ADC和DAC）、以及用于驱动转子和定子电流的模拟电路（对于步进电机CONTROL ENGINEERING China版权所有，一般是一个H桥FET布局）。

 

 

　　这份很长的集成电路和分离器件清单无疑很全面：此类系统经常需要一个网络接口（例如RS-485或CAN）协调运动与其它系统动作。并且，这种系统还需要外部存储器来设置和存储各种参数。它还带来沉重的软件开销：这包括从生成所需驱动波形的低层代码到故障诊断等较高层控制与监视功能的各种开销。
　　　　
　　 最近，电机和控制器制造商们已开始生产更多集成标准产品。使用PCB或混合互联技术，所有必需的分离式元件都被组合在一起：整个主板（或模块）或者是单独提供，或者与电机集成到一起销售。
　　　　
　　 虽然这种次组装在高电流（几安培）、多相步进电机应用中有其价值CONTROL ENGINEERING China版权所有，但它们仍要求相当

高的编程知识，并且不适用于空间和成本构成重要问题的应用，尤其是电流要求比较低的情况。
　　　　
　　单芯片解决方案
　　因此，半导体供应商已将目光转向开发单芯片解决方案，以期取代大部分（有些情况下是全部）电机驱动电路。这些器件的生产一直非常有挑战性，因为它们将数字逻辑电路、高压开关和模拟功能结合在了一起。只有用成熟、经过验证的混合信号处理工艺（比如AMIS I2T、I3T和C5x）的制造商，才有望成功生产这种集成电路。
　　这些亚微型工艺能在同一衬底上将高压操作、很大的电源范围、数字逻辑电路和精密模拟电路结合起来。正是这种集成能力，让AMIS得以推出业内首个带有LIN接口的单芯片微步进电机驱动器，这也是AMIS-3062x系列特定应用标准产品(ASSP)的一部分。由于使用高级混合信号工艺，才能将总线连接、位置控制、控制电路和电机驱动器集成于单一封装，使这些器件位于技术的前沿成为可能。
　　　　

 

　　作为最新技术的一个范例，图1提供了AMIS-30623的框图。这个集成电路的核心是一个数字运动控制器和一个H桥布局的50mA至800mA双极两相步进电机驱动器。这种驱动器提供微步进操作，因此不再需要在速度、噪声和共振导致的失步之间进行权衡。运动控制器提供可编程峰值电流，采用20kHz PWM电流控制方案。它还集成了系统通讯接口，有LIN或I2C接口可供选择。
　　
　　这些设备的一个主要优点就是，所有针对应用的运动控制功能都是在厂内进行预编程的。反之，这也明显减少了工程师要求的编码工作。实际上，对于选择这种设备的设计人员而言，首要标准往往是易于使用和编程。因此，开发与评估工具和硬件同等重要。AMIS EVK-3062x（图2）等评估工具包内包含了通过USB和LIN或I2C将控制器连接到个人电脑所需的全部工具。该工具包能够实现对这一系列四种设备中任何一种基于GUI或脚本的控制。
　　
　　开发阶段的灵活性是缩短开发时间的关键。出于同一原因，设计人员在选择运动控制器时非常重视众多的存储器选件。特别是设备的闪存版本，它允许在开发应用及之后测试和调试软件时进行再编程。这显著加快了设计更迭的速度。
　　
　　接口选件
　　从系统设计角度来说，通信接口选件也很关键，常见的两种是LIN和I2C。LIN特别适于实现总线型架构。在包括汽车工业在内的远程或分布式应用中，这种架构可以减少布线和改善EMC性能。配有I2C的设备更适合在独立PCB上与本地微处理器一起用作外围设备。
　　
　　设计师认为最合适的接口，将被用于将高水平位置的指令传递到电机控制芯片控制工程网版权所有，该芯片是主驱动器或控制器的有力部件。在发送指令之外，主驱动器或控制器能向设备询问状态信息，比如实际位置和错误标记：接口还能用于设定运动控制参数，比如微步进分辨率、运行电流、保持电流、加速度和减速度，这些通常更多的是保留在一次性可编程存储器中。

　　传感器或无传感器
　　选定一个接口之后，设计师的下一个任务就是在基于传感器和无传感器控制环路策略之间做出选择。后者在定子线圈中使用了反电势（或电流），以推断出转子位置，结果是产生了一个只有很少外部元件容噪的系统。基于传感器的反馈增加了一个外部传感器元件，也造就了高质量闭路控制。它提供了一个全天候转子位置的绝对测量方法，这对于时间关键和高动态的应用会很重要CONTROL ENGINEERING China版权所有，不过增加的传感器提高了系统的复杂性和成本。
　　
　　许多基于步进电机的位置控制器不需要转子测量位置的连续反馈。这种“开路”运行依赖正确的设计，只要求检测“运行结束”位置和阻止转子运动的事件。一般而言，正常运行可通过统计方法得到验证，方法