主要介紹基于現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，FPGA)及EDA方法學(xué)的永磁無刷直流電機控制系統(tǒng)的電子電路設(shè)計。FPGA是一種高密度可編程邏輯器件，其邏輯功能的實現(xiàn)是通過把設(shè)計生成的數(shù)據(jù)文件配置進芯片內(nèi)部的靜態(tài)配置數(shù)據(jù)存儲器(SRAM)來完成的，具有可重復(fù)編程性，可以靈活實現(xiàn)各種邏輯功能。
與ASIC不同的是，PCA本身只是標(biāo)準(zhǔn)的單元陣列，沒有一般IC所具有的功能，但用戶可以根據(jù)需要，通過專門的布局布線工具對其內(nèi)部進行重新編程，在最短的時間內(nèi)設(shè)計出自己專用的集成電路，從而大大提高了產(chǎn)品的競爭力。由于它以純硬件的方式進行并行處理，而且不占用CPU資源，所以可以使系統(tǒng)達到很高的性能。這種新的設(shè)計方法可以把A/D接口、驅(qū)動器接口、通信接口集成在一塊芯片上，同時在算法上完成位置、速度甚至電流算法，從而實現(xiàn)真正的片上可編程系統(tǒng)(SoPC)。這將成為下一代高性能伺服控制器集成化設(shè)計的一個趨勢。
下面針對永磁無刷直流電機模塊化設(shè)計的思想，介紹基于FPGA的控制系統(tǒng)的電子電路設(shè)計方法，其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
電路由電源模塊，電壓轉(zhuǎn)化模塊，F(xiàn)PCA模塊，驅(qū)動電路模塊，斬波電流、電壓檢測模塊，繞組電流檢測模塊，A/D模塊，通信模塊，外擴存儲器模塊等部分組成。
首先，由FPGA產(chǎn)生5路PWM波，其中3路用于永磁無刷直流電機換相，1路用于斬波，另1路用于再生能耗調(diào)節(jié)制動電流。三相換相PWM經(jīng)驅(qū)動電路控制電機的換相，這3路PWM只用于換相不進行調(diào)制，由斬波環(huán)節(jié)進行調(diào)制。
