【导读】电机控制器的硬件通常分为控制板和驱动板。控制板主要包括主控芯片、CAN网络、采样电路、旋变电路和电源电路等。下文将详细介绍电机控制器主要用到的电子元器件，并分享一些已量产的伺服电机控制方案及其技术实现方式，以作参考。
电机控制器的硬件通常分为控制板和驱动板。控制板主要包括主控芯片、CAN网络、采样电路、旋变电路和电源电路等。下文将详细介绍电机控制器主要用到的电子元器件，并分享一些已量产的伺服电机控制方案及其技术实现方式，以作参考。
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1.主控芯片
控制板的主控芯片以DSP或FPGA为主，在车载电机控制器中常用的英飞凌、恩智浦、瑞萨为主。
英飞凌的Aurix系列，65nm工艺，32bit带宽，具有多个锁步核，最高主频达300MHz。常用的有TC2XX和TX3XX系列。
恩智浦的MPC5XX系列，55nm工艺，32bit位宽带锁步核的单核、双核架构，最高主频200MHz。
瑞萨的RH850系列，40nm工艺，32bit位宽带锁步核的单核、双核架构，最高主频240MHz。
CAN电路：CAN电路主要以CAN收发器芯片为主，提供电机控制器与外部的交互，常用的芯片有JTA1145，JTA1043等。
2.电源电路
电源电路主要将12V电转变成DSP和部分电路所需的电压，比如主控芯片的外设和内核供电，CAN收发器的供电等。常用的电源芯片包括：
英飞凌的TLF35584及其下一代，其满足ISO26262要求，通常厂家与Aurix主控芯片打包推荐。
NXP的FS6500，满足ISO26262要求，集成CAN收发器、电源管理、LIN总线收发器、自检诊断功能一体。
ST的L9788，满足ISO26262要求，集成CAN收发器、电源管理、LIN收发器、继电器驱动等功能。
TI的TS65381，满足ISO26262要求，集成CAN收发器、电源管理、自检诊断功能。
3.旋变电路
硬件解码电路以旋变解码芯片为标志，芯片有ADI的12XX系列芯和AU680系列为主。
AD2S12XX系列的性能：
最大跟踪速率达187500min- 1
分辨率10/12/14/16位可调；
可输出绝对位置和速度；
对于故障检测阀值可通过编程设置；
内置可编程正弦波振荡器；
增量式编码器输出采用A-quad-B格式， 并提供方向输出， 减小软件运算量；
12位二 进制并行输出、 总线输出、 A/B/Z编码输出、 10至16位串行SPI输出；
AU680X系列的性能：
最大跟踪速率：240,000min- 1 最大角加速度：1,000,000rad/s2 自带激励放大电路（部分应用也可增加激励放大电路） ； 内部集成振荡器（部分应用需要外部振荡器） ； 内部自动补偿激励信号相位偏移； 2位二进制并行输出、 总线输出、 A/B/Z编码输出、 串行SPI输出。
采样电路：采样电路包括控制器的温度采样、冷却的温度采样、电机的温度采样、IG_ON的检测、HVIL的检测等。
驱动板包括高压采样和驱动电路等。
4.高压采样电路
高压采样电路包括多个高压采样电阻和隔离运放，主要是对母线电流电压，三相电流采样。
5.驱动电路
驱动电路：驱动电路是将DSP输出的驱动信号经过隔离芯片将驱动信号带载能力加强，驱动IGBT，并将故障信号送到DSP，隔离方式主要有磁隔离、容隔离和光电隔离。
实战方案：
低压伺服驱动器方案
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。
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
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
主控芯片：先楫HPM5300和和HPM6000系列
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。
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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