Datasheet

TMC4671 Datasheet • IC Version V1.3 | Document Revision V2.00 • 2020-Apr-17
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4.5 Analog Signal Conditioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.5.1 FOC3 - Stator Coil Currents I_U, I_V, I_W and associated Voltages U_U, U_V, U_W . . . . 37
4.5.2 FOC2 - Stepper Coil Currents I_X, I_Y and associated Voltages U_X, U_Y . . . . . . . . . 38
4.5.3 FOC1 - DC Motor Coil Current I_X1, I_X2, and associated Voltage U_X1, U_X2 . . . . . . 38
4.5.4 ADC Selector & ADC Scaler w/ Offset Correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.6 Encoder Engine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.6.1 Open-Loop Encoder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.6.2 Incremental ABN Encoder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.6.3 Secondary Incremental ABN Encoder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.6.4 Digital Hall Sensor Interface with optional Interim Position Interpolation . . . . . . . . 43
4.6.5 Digital Hall Sensor - Interim Position Interpolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.6.6 Digital Hall Sensors - Masking, Filtering, and PWM center sampling . . . . . . . . . . . . 44
4.6.7 Digital Hall Sensors together with Incremental Encoder . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.6.8 Analog Hall and Analog Encoder Interface (SinCos of 0° 90° or 0° 120° 240°) . . . . . . 46
4.6.9 Analog Position Decoder (SinCos of 0°90° or 0°120°240°) . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.6.10 Encoder Initialization Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.6.11 Velocity Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.6.12 Reference Switches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.7 FOC23 Engine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.7.1 ENI and ENO pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.7.2 PI Controllers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.7.3 PI Controller Calculations - Classic Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.7.4 PI Controller Calculations - Advanced Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.7.5 PI Controller - Clipping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.7.6 PI Flux & PI Torque Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.7.7 PI Velocity Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.7.8 P Position Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.7.9 Inner FOC Control Loop - Flux & Torque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.7.10 FOC Transformations and PI(D) for control of Flux & Torque . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.7.11 Motion Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4.7.12 Brake Chopper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.8 Filtering and Feed-Forward Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.8.1 Biquad Filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.8.2 Standard Velocity Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.8.3 Feed-Forward Control Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.9 PWM Engine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
4.9.1 PWM Polarities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
4.9.2 PWM Engine and associated Motor Connectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.9.3 PWM Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
4.9.4 PWM Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
4.9.5 PWM Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
4.9.6 Break-Before-Make (BBM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
4.9.7 Space Vector PWM (SVPWM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5 Safety Functions 64
6 FOC Setup - How to Turn a Motor 66
6.1 Select Motor Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
6.1.1 FOC1 Setup - How to Turn a Single Phase DC Motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
6.1.2 FOC2 Setup - How to Turn a Two Phase Motor (Stepper) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
6.1.3 FOC3 Setup - How to Turn a Three Phase Motor (PMSM or BLDC) . . . . . . . . . . . . . 66
6.2 Set Number of Pole Pairs (NPP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
6.3 Run Motor Open Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
6.3.1 Determination of Association between Phase Voltage and Phase Currents . . . . . . . 67
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