USB-2-RTMI datasheet(2/157 Pages) TRINAMIC

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TMC4671 Datasheet • IC Version V1.00 | Document Revision V1.04 • 2018-Dec-11

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Contents

1 Order Codes

2 Functional Summary

3 FOC Basics

3.1

Why FOC?

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2

What is FOC? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3

Why FOC as pure Hardware Solution? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.4

How does FOC work? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.5

What is Required for FOC? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.5.1

Coordinate Transformations - Clarke, Park, iClarke, iPark

. . . . . . . . . . . . . . . . .

3.5.2

Measurement of Stator Coil Currents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.5.3

Stator Coil Currents I_U, I_V, I_W and Association to Terminal Voltages U_U, U_V, U_W

3.5.4

Measurement of Rotor Angle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.5.5

Measured Rotor Angle vs. Magnetic Axis of Rotor vs. Magnetic Axis of Stator

. . . . .

3.5.6

Knowledge of Relevant Motor Parameters and Position Sensor (Encoder) Parameters

3.5.7

Proportional Integral (PI) Controllers for Closed Loop Current Control . . . . . . . . . .

3.5.8

Pulse Width Modulation (PWM) and Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM) .

3.5.9

Orientations, Models of Motors, and Coordinate Transformations . . . . . . . . . . . .

4 Functional Description

4.1

Functional Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2

Communication Interfaces

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2.1

SPI Slave User Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2.2

TRINAMIC Real-Time Monitoring Interface (SPI Master) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2.3

UART Interface

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2.4

Step/Direction Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2.5

Single Pin Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.3

Numerical Representation, Electrical Angle, Mechanical Angle, and Pole Pairs

. . . . . . . . .

4.3.1

Numerical Representation

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.3.2

N_POLE_PAIRS, PHI_E, PHI_M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.3.3

Numerical Representation of Angles PHI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.4

ADC Engine

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.4.1

ADC Group A and ADC Group B

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.4.2

Internal Delta Sigma ADCs

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.4.3

External Delta Sigma ADCs

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.5

Delta Sigma Con guration and Timing Con guration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.5.1

Internal Delta Sigma Modulators - Mapping of V_RAW to ADC_RAW

. . . . . . . . . . .

4.5.2

External Delta Sigma Modulator Interface

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.5.3

ADC Con guration - MDAC

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.6

Analog Signal Conditioning

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.6.1

FOC3 - Stator Coil Currents I_U, I_V, I_W and Association to Terminal Voltages U_U,

U_V, U_W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.6.2

Stator Coil Currents I_X, I_Y and Association to Terminal Voltages U_X, U_Y . . . . . . .

4.6.3

ADC Selector & ADC Scaler w/ Oﬀset Correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.7

Encoder Engine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.7.1

Open-Loop Encoder

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.7.2

Incremental ABN Encoder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.7.3

Secondary Incremental ABN Encoder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.7.4

Digital Hall Sensor Interface with optional Interim Position Interpolation . . . . . . . .

4.7.5

Digital Hall Sensor - Interim Position Interpolation

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.7.6

Digital Hall Sensors - Masking and Filtering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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