国产RISC-V电机控制芯片在伺服驱动器的应用场景与实战案例

发布时间:2025-06-20 阅读量:987 来源: 我爱方案网 作者: bebop

伺服电机的运动控制需要准确的位置反馈信息。随着高精度位置传感器技术的发展,如光电编码器、磁性编码器等,能够实时获取伺服电机的位置信息,并通过反馈控制算法进行精确的位置调整。这些技术的创新使得伺服电机的定位精度进一步提升,满足了机械臂在高精度操作中的需求。


当前伺服驱动器在工业自动化、机器人等领域应用广泛,对于空间有限、体积小巧的设计需求越来越高,因此,终端厂商对微控制器芯片的需求趋向于高集成度,要求单颗芯片集成更多功能,如高性能运算、精准的控制算法、通讯接口、内存和高效能的驱动模块等,减少外部组件的使用,降低系统复杂性与成本。


先楫半导体的HPM6000系列芯片具备出色响应速度快、定位精度高等特点,能够实现高速、高精度的运动控制。先楫HPM6000系列芯片产品采用全新的RISC-V芯片系统架构定义、全新CPU内核、大量自主创新的IP设计,以及完整的配套生态,打造出了高性能的国产MCU系列,满足更高效的工业控制,更丰富的显示功能和更强大的数据处理要求。

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实战方案案例
低压伺服驱动器方案

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方案特点
  • 采用先楫高性能、高实时性的微控制器HPM6300系列,主频高达 648MHz,Coremark 高达 3390,提高了伺服的响应特性。


  • 利用HPM6300的 3个独立 16位ADC,可同时采集电机电流和母线电压进行快速采样,提高伺服的控制精度。


  • 支持大容量本地存储,128KB ILM (0等待指令SRAM) 和128KB DLM (0等待数据SRAM),提高代码或数据的访问速度,有助于实现快速电流环。


  • 内置16位 FMEC接口,满足与外围FPGA或 EtherCAT从站芯片进行高效通信。


  • 完整开源的的位置、速度、电流三环FOC源码,其中,电流环延时仅1.06us,有效缩短客户的产品开发时间,为 ”单芯片” 伺服提供可能性。


  • 内置 CAN接口,支持 CANFD通讯。


  • 内置 FFT/FIR协处理器,实现快速的FFT计算,对于电流、电压信号进行实时分析,助力电机预维护功能。

先楫HPM6700四轴电机驱动方案
HPM6750系列芯片支持4套电机控制单元,每个单元包括1个PWM定时器,一个正交编码器接口,一个霍尔传感器接口和1个互联管理接口,配合片上提供的数模转换ADC模块和ACMP等外设,可以实现同时控制4个电机。包含1个同步定时器,可以用于4套电机控制单元间进行同步,实现HMI与四轴伺服运动控制,无需总线通信反馈与交互控制,片内完成所有数据采集、处理和显示,对伺服控制和四电机的同步控制效率大大提高。
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方案特点:
  • 816MHz 主频控制器,性能强悍
  • 多伺服电机控制,高精度位置控制
  • 集传感器数据采集、显示、交互、多电机控制于一体
  • 相比模块化的伺服控制系统,方案性能和效率大大提高
应用场景:多轴协同场景,如
  • 机器人:工业机器人、SCARA机器人
  • 机床加工、伺服方案

旋变硬/软解码方案

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主控芯片:先楫HPM5300和和HPM6000系列


方案特点:
  • 硬解码:RDC硬件支持快速的旋变解码

  • 软解码:成熟方案,使用HPM5000~6000

  • 16b ADC带来更好的解码性能

  • 高算力、高主频带来解码低延时

  • 丰富的编码器接口和协议,可以统一编码器平台,如磁编、光编和旋变等


芯片优势:HPM5300系列可结合QEO和SEI,可以支持多种方式输出,如Tamagawa、EnData、正交脉冲等。


应用场景:工况或环境恶劣的电机驱动,如

  • 新能源车:电机驱动

  • CNC机床、磨床等


工业机械臂方案

先楫HPM6280芯片具备出色响应速度快、定位精度高等特点,能够实现高速、高精度的运动控制。HPM6280高性能MCU目前已应用于电动平行夹爪方案,方案内置FOC算法+H桥驱动芯片,以50K电流环频率实现4轴步进电机开环控制,步进电机速度>1200RPM,在工业机械臂场景,HPM628 MCU能够迅速准确地完成各种复杂任务,提高工作效率和生产质量。

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方案优势:

高性能MCU,高达600MHz主频。

控制<100PS,高精度PWM,有效优化GaN驱动音圈电机动态特性

RISC-V架构自研芯片,可满足国产自主可控要求,供应链稳定,超高性价比。

高算力,大 SRAM,大 Flash,多路CAN FD,16bitADC(24路)

应用场景:

搬运机械臂、装配机械臂、焊接机械臂等场景。

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