Datasheet

TMC4671 Datasheet • IC Version V1.3 | Document Revision V2.00 • 2020-Apr-17
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Contents
1 Order Codes 5
2 Functional Summary 6
3 FOC Basics 8
3.1 Why FOC? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.2 What is FOC? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.3 Why FOC as pure Hardware Solution? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.4 How does FOC work? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.5 What is Required for FOC? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.5.1 Coordinate Transformations - Clarke, Park, iClarke, iPark . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.5.2 Measurement of Stator Coil Currents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.5.3 Stator Coil Currents I_U, I_V, I_W and Association to Terminal Voltages U_U, U_V, U_W . 10
3.5.4 IgainADC[A/LSB] - ADC Integer Current Value to Real World Unit . . . . . . . . . . . . . 11
3.5.5 UgainADC[V/LSB] - ADC Integer Voltage Value to Real World Unit . . . . . . . . . . . . . 11
3.5.6 Measurement of Rotor Angle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.5.7 Measured Rotor Angle vs. Magnetic Axis of Rotor vs. Magnetic Axis of Stator . . . . . . 11
3.5.8 Knowledge of Relevant Motor Parameters and Position Sensor (Encoder) Parameters 12
3.5.9 Proportional Integral (PI) Controllers for Closed Loop Current Control . . . . . . . . . . 13
3.5.10 Pulse Width Modulation (PWM) and Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM) . 13
3.5.11 Orientations, Models of Motors, and Coordinate Transformations . . . . . . . . . . . . 14
4 Functional Description 15
4.1 Functional Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.2 Communication Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4.2.1 SPI Slave User Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4.2.2 TRINAMIC Real-Time Monitoring Interface (SPI Master) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.2.3 UART Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.2.4 Step/Direction Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.2.5 Single Pin Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.3 Numerical Representation, Electrical Angle, Mechanical Angle, and Pole Pairs . . . . . . . . . 22
4.3.1 Numerical Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.3.2 N_POLE_PAIRS, PHI_E, PHI_M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.3.3 Numerical Representation of Angles PHI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.4 ADC Engine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.4.1 ADC current sensing channels ADC_I1 and ADC_I0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.4.2 ADC for analog Hall signals or analog sin-cos-encoders AENC_UX, AENC_VN, AENC_WY 26
4.4.3 ADC supply voltage measurement ADC_VM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.4.4 ADC_VM for Brake Choppper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.4.5 ADC EXT register option . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.4.6 ADC general purpose analog inputs AGPI_A and AGPI_B . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.4.7 ADC RAW values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.4.8 ADC_SCALE and ADC_OFFSET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.4.9 ADC Gain Factors for Real World Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.4.10 Internal Delta Sigma ADCs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.4.11 Internal Delta Sigma ADC Input Stage Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.4.12 External Delta Sigma ADCs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.4.13 ADC Group A and ADC Group B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.4.14 Delta Sigma Configuration and Timing Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.4.15 Internal Delta Sigma Modulators - Mapping of V_RAW to ADC_RAW . . . . . . . . . . . 34
4.4.16 External Delta Sigma Modulator Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
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