모터제어 실습장비 - dspblog.co.kr · ac 220v 단일전원으 동작 - 어댑터를 통해, 외부에서 공급된 ac 220v 전원을 dc +24v로 가공하여 개발보드에

싱크웍스 모터제어 개발장비 안내서

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모터제어 실습장비

안내서

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모터제어 실습장비

1. 모터제어 실습장비의 소개

모터제어 실습장비는 Texas Instruments 사의 TMS320F28X 프로세서와 디지털 모터제어 라이브러

리(TI Digital Motor Control Library)를 통해, Brushless DC Motor (BLDC), Permanent Magnet

Synchronous Motor (PMSM)를 구동해볼 수 있도록 제작된 실습키트 입니다.

지원하는 프로세서는 TMS320F2808, TMS320F28335(DelfinoTM), TMS320F28069(PiccoloTM) 이며, 안

전한 실습 진행과 장비의 보호를 위한, 과-전류 강제 Trip 기능이 적용되어 있습니다.

외부에서 공급되는 AC 220V 전원으로 키트의 모든 기능들을 활용할 수 있으며, 사용자 조작을

최소화한 설계를 통해, 복잡한 점퍼설정이나 회로연결 없이 쉽게 실습이 가능합니다.

[그림 1-1] – 모터제어 실습장비 활용 예








2. 모터제어 실습장비(SMC150 모터제어 개발보드)의 특징

TI의 DelfinoTM, PiccoloTM 프로세서 모듈 탑재 가능 (택일)

- TMS320F28335 초소형 모듈

- TMS320F28069 보급형 모듈 (+ 전용 어댑터)

- TMS320F2808 초소형 모듈

SPM(Smart Power Module) 적용

- Fairchild Semiconductor 사의 SPM® 적용 – FSB50250

- 3-Phase fast-recovery MOSFET Inverter (Include HVIC)

- 3/5V CMOS/TTL Compatible, Active-high Interface

- Optimized Low-EMI

AC 220V 단일전원으로 동작

- 어댑터를 통해, 외부에서 공급된 AC 220V 전원을 DC +24V 로 가공하여 개발보드에 전달

- 개발보드는 DC +24V 단일전원을 통해, 모터 구동을 위한 DC-Link 전압과 프로세서 모듈 및

- 개발보드의 디지털/아날로그 회로가 사용할 컨트롤 전원 가공

범용 사용자 인터페이스

- 가변 저항 분압기(Rotary Potentiometer) : 2 개

- 범용 LED : 8 개 / 범용 Tactile Switch : 2 개

범용 ADC 입력 포트 인출 (6 채널)

- Unity-gain Analog Buffer 를 통해, TMS320F28X 의 ADC 입력채널 6 개 인출

과-전류 Trip 회로

- High-side Measurement Current-Shunt Monitor 적용 (Texas Instruments – INA200)

- 점퍼설정을 통해, Hardware Tripping 가능

- TMS320F28X 프로세서의 Trip 핀과 연결 가능 (Software Tripping)

CAN / I2C / RS-232C 통신포트 인출 (2.54mm 핀-헤더 및 D-SUB 9 핀 커넥터)

- 싱크웍스 표준 8 핀 통신 핀-헤더 (CAN, RS-232C, I2C)

- 점퍼 케이블로 임의 활용 가능한 9 핀 D-SUB 커넥터 1 개








3. 장비 구성품

개발보드 SMC150 개발보드 (보관용 가방에 고정)

프로세서 모듈 TMS320F28335 초소형 버스 모듈 x 1 개 (SMC150 에 탑재)

모터 15W BLDCM with Hall-Effect Sensor x 1 개 (보관용 가방에 고정)

26W PMSM with 2,000C/T Encoder x 1 개 (보관용 가방에 고정)

JTAG 에뮬레이터 SDS100i 절연 JTAG 에뮬레이터 x 1 개 (CCS V5, V6 무료사용 가능)

개발 소프트웨어 Code Composer Studio V5 or V6 (ti.com 에서 별도 다운로드)

기타 TMS320F28X 용 BLDCM, PMSM 제어 예제 (싱크웍스 웹 공개)

교재 및 서적 Delfino 개발보드 예제 100 선 Part 1 (CD 포함) x 1 권

모터강좌 교재 x 1 권 (TMS320F28335 대상)

TMS320F28X 매뉴얼 6 종 x 1 세트

Delfino 예제모음집 3 종 x 1 세트

실습 장비 매뉴얼 x 1 권








4. 장비 외관

[그림 4-1] – 모터제어 개발장비 외관








5. 사용되는 소프트웨어 및 기능

1. Code Composer Studio V5 or V6

- TI MCU/DSP 개발을 위한 에디터, 컴파일러, 디버거 툴

- http://processors.wiki.ti.com/index.php/Download_CCS 에서 다운로드 가능

6. 관련 교재 및 서적

1. Delfino 개발보드 예제 100 선 Part 1 – 참고용 예제

- 0 장. 실습을 진행하기에 앞서… / 1 장. GPIO / 2 장. CPU Timer / 3 장. ADC

- 4 장. EPWM / 5 장. EQEP (싱크웍스 웹을 통해 계속 예제들이 추가되고 있습니다.)

2. Delfino 예제모음집 세트 – 참고용 예제

- TMS320x28x ADC/DMA 예제모음집, TMS320x28x PWM 예제모음집

- TMS320x28x ECAP/EQEP 예제모음집

3. 모터제어 강좌교재 – 주 교재 (1 일 과정)

- 1 장. TMS320F28X 소개 / 2 장. Brushless DC 모터의 제어 (Part 1 / Sensored, TI DMC Lib.)

- 2 장 실습 / 3 장. Brushless DC 모터의 제어 (Part 2 / PI, Sensorless) / 3 장 실습

- 4 장. PMSM 벡터제어 전략과 기타 제어 기법들

4. 실습장비 매뉴얼

- 모터제어 실습장비 사용에 대한 일반 매뉴얼

5. TMS320F28X 매뉴얼 세트

- Texas Instruments 사에서 제공하는 TMS320F28X 사용자 안내서(PDF) 일부 인쇄본





http://processors.wiki.ti.com/index.php/Download_CCS




7. 장비 사양 및 기능 (하드웨어 & 소프트웨어)

1. 장비 외형 치수

- 39 x 28 x 17 (W x H x D / 단위 : cm) 보관용 케이스

- 실습진행 및 장비 이동/보관 용이

2. 전원 공급

- AC 220V / 장비에 포함된 AC-DC 어댑터가 DC +24V 를 개발보드에 공급

3. 주 프로세서 모듈 x 1 개

- TMS320F2808 초소형 모듈, TMS320F28335 초소형 버스 모듈,

- TMS320F28069 보급형 모듈(전용 어댑터 필요) 중 택일 / 모터제어 알고리즘 수행

4. Brushless DC Motor x 1 개

- Hall-Effect Sensor 를 내장한 DC +24V 용 15W 급 BLDCM

- BLDCM Sensored Control 및 Sensorless Control 실습

5. Permanent Magnet Synchronous Motor x 1 개

- 2,000C/T Incremental-type Encoder 를 포함한 DC +24V 용 26W 급 PMSM

- PMSM Field Oriented(Vector) Control 실습

6. 가변 저항 분압기 회로 x 2 개

- DC +3.3V 전원을 분압하여, 0 ~ 3V 사이의 전압을 TMS320F28X 칩의 ADC 입력채널에 전달

- Analog-to-Digital Converter 기능 실습 및 모터제어 실습 시, 지령 입력으로 활용

7. 범용 LED x 8 개 / Tactile Switch x 2 개

- TMS320F28X 칩의 범용 입출력(GPIO) 포트와 연결된 LED 및 스위치

- 제어 표시용 / 입출력 포트 기능 실습용으로 활용

8. DC-Link(DC-Bus) 전원 차단용 Toggle Switch x 1 개

- TMS320F28X 프로세서 모듈이나 기타 제어 회로 부와 별도로 모터에 공급되는 전원 만을

- 차단할 수 있도록 별도 스위치 설계








9. RS-232C 통신 (x 2 개) / CAN 통신 (x 1 개) / I2C 통신 x (1 개) 인터페이스

- 외부 장치 및 보드, 칩 간 통신의 기본 실습

10. 아날로그 신호 입력을 위한 터미널 블록 (6 채널)

- 사용자 요구에 따라, 외부의 아날로그 전압을 TMS320F28X ADC 입력채널에 전달

8. SMC150 모터제어 개발보드 회로 블록 구분

[그림 8-1] – SMC150 모터제어 개발보드의 회로 블록 구분





SMC150 – 3상 모터제어 개발보드.


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Revision 12.07.30

SMC150 개발보드

하드웨어 매뉴얼

Rev. 1.5








*Revision History

날 짜 내 용

12. 01. 10. - Rev. 1.0 초판 완성

12. 07. 30. - Rev. 1.5 / TMS320F28069 보급형 모듈 장착 시 필요한 안내 추가








목차

1 제품 구성............................................................................................................................................... 4

2 주의사항 ................................................................................................................................................ 5

2.1 SMC150 개발보드 전원공급 방법...................................................................................................................... 5

2.2 DC-LINK 전원의 ON / OFF 방법 .......................................................................................................................... 6

2.3 프로세서 모듈의 탑재 방향 .................................................................................................................................. 7

3 외관 및 주요 인터페이스, 회로블록 안내 ........................................................................................ 9

4 터미널블록 및 핀-헤더, 커넥터 정의 .............................................................................................. 11

4.1 범용 아날로그 전압 입력용 터미널블록 (CN2600) ................................................................................. 11

4.2 표준 8핀 통신 핀-헤더와 D-SUB 9핀 커넥터 (CN6300, CN6200, P6200) ..................................... 13

4.3 모터 연결용 핀-헤더/터미널블록 (CN5001, CN5000) ............................................................................ 15

4.4 PWM 출력 제어 및 TRIP 설정용 점퍼 핀-헤더 (JP3000) ...................................................................... 17

4.5 DC-LINK 전류검출 저항 SHORT용 점퍼 핀-헤더 (JP4000) ..................................................................... 19

4.6 부트모드 테스트용 핀-헤더 (CN9200 ~ CN9203) ................................................................................... 20

5 주요 사용자 인터페이스 (SWITCHES, LEDS, POTENTIOMETERS) .............................................. 22

5.1 범용 스위치 (SW3110, SW3120) ..................................................................................................................... 22

5.2 범용 LEDS (D3201/D3202 ~ D3231/D3232) ............................................................................................... 23

5.3 범용 POTENTIOMETERS (P2500, P2510) ............................................................................................................. 24

6 상-전압 / 상-전류 / DC-LINK 전압, 전류 검출 회로 ................................................................... 26

6.1 상-전압 / DC-LINK 전압 검출 회로 ................................................................................................................. 26

6.2 상-전류 / DC-LINK 전류 검출 회로 ................................................................................................................. 27

7 B.O.M. .................................................................................................................................................. 30

8 치수 ...................................................................................................................................................... 33

9 회로도 .................................................................................................................................................. 34








1 제품 구성

[그림 1-1] – SMC150 개발보드 제품 구성

SMC150 개발보드 1대

점퍼 & 점퍼 케이블 다수

고무발받침 8개

전원 케이블 1개








2 주의사항

2.1 SMC150 개발보드 전원공급 방법

SMC150 개발보드는 외부로부터 공급되는 DC 단일전원으로 동작하도록 설계되어 있습니다. 안

정적이고 올바른 동작을 위해, CN1300 핀-헤더에 DC +24V의 전원을 공급해주십시오.

[그림 2-1] – SMC150 개발보드의 전원공급방법

CN1300 핀-헤더에 DC +24V의 전원을 연결한 후, 통합 전원 스위치(PSW1300)를 ON 위치로

조작하면, SMC150 개발보드에 전원이 공급됩니다. 전원이 인가되면, 그림 2-1의 우측과 같이 각

전원들에 대한 LED가 점등됨을 확인할 수 있습니다.

(Blue : +15V / Yellow : +5V / Red : +24V(VIN) / Green : +3.3V, A+3.3V)

점퍼나 전선을 연결 시에는, 반드시! SMC150 개발

보드와 모터 등 모든 전자 & 기계장치에 전원을 제

거하고 연결하십시오. 그렇지 않을 경우, 안전 사고

가 발생할 수 있습니다.

CN1300 핀-헤더에

DC +24V 전원을

연결합니다.

CN1300 핀-헤더

PSW1300

스위치를

ON 위치로

조작합니다.








2.2 DC-Link 전원의 ON / OFF 방법

모터 구동에 사용되는 DC-Link 전원은 사용자가 CN1300 핀-헤더를 통해 공급한, DC +24V가

그대로 공급됩니다. 또한, 이 전압은 여러 전원 IC들(Regulator)에 의해, 프로세서 모듈 및

SMC150 개발보드의 여러 회로들에서 사용되는 DC +15.0V / DC +5.0V / DC +3.3V 전원 가공에

사용됩니다. 이 때문에, SMC150 개발보드의 DC-Link에는 모터에 공급되는 전원을 프로세서 모듈

이나 SMC150 개발보드의 기타 회로 동작에 영향 없이 차단할 수 있도록 별도의 스위치가 설계

되어 있습니다. (PSW4000)

[그림 2-2] – SMC150 개발보드의 전원 ON/OFF 스위치들

SMC150 개발보드에 전원을 공급하면, 탑재된 프로세서 모듈에도 전원이 함께 공급되므로, 따

로 모듈에 별도의 전원을 공급하실 필요가 없습니다.

SMC150 개발보드의 전원 부에는 안정화를 위해서 제법 큰 커패시터들이 장착되어 있습니다.

전원을 차단한 후에도 LED에 불이 수초간 켜져 있는 것은 이 커패시터 때문입니다. 안전을 위해

LED의 불이 완전히 꺼지고, 10초 정도 더 기다리신 후 SMC150 개발보드와 연결된 모터, 프로세

서 모듈 등을 탈-부착 하시기 바랍니다.

통합 전원 스위치

(SMC150 개발보드

전체의 전원을

ON/OFF 합니다.)

DC-Link 전원 스위치

(모터 드라이버에

공급되는 전원만

ON/OFF 합니다.)

PSW1300 PSW4000

ON

OFF

DC-Link 스위치가

“ON” 위치로 설정되면,

스위치 위쪽의 D4016

LED가 켜집니다.








2.3 프로세서 모듈의 탑재 방향

SMC150 개발보드는 싱크웍스의 TMS320F28335 초소형 모듈과 TMS320F2808 초소형 모듈이

탑재될 수 있도록 설계되었습니다. 프로세서 모듈 탑재 시, SMC150 개발보드의 전원 입력용 핀-

헤더 CN1300이 좌측하단에 위치하도록 놓고 보았을 때, 모듈의 JTAG 어댑터 연결용 핀-헤더가

상단에 위치하도록 탑재해야 합니다. 그림 2-3과 그림 2-4는 각각 TMS320F28335 초소형 버스

모듈과 TMS320F2808 초소형 모듈을 SMC150 개발보드에 탑재한 예 입니다.

[그림 2-3] – SMC150 개발보드에 TMS320F28335 초소형 버스 모듈을 탑재한 모습

[그림 2-4] – SMC150 개발보드에 TMS320F2808 초소형 모듈을 탑재한 모습

CN1300

CN1300

TMS320F28335

초소형 버스 모듈

TMS320F2808

초소형 모듈








그림 2-5는 TMS320F28069 보급형 모듈을 전용 어댑터를 통해, SMC150 개발보드에 탑재한 예

입니다. TMS320F28069 보급형 모듈도 CN1300 커넥터가 좌측 하단에 위치함을 기준으로 모듈의

JTAG 인터페이스 핀-헤더가 상단으로 가도록 탑재하면 됩니다.

[그림 2-5] – SMC150 개발보드에 TMS320F28069 보급형 모듈을 탑재한 모습

CN1300

TMS320F28069

보급형 모듈 +

전용 어댑터








3 외관 및 주요 인터페이스, 회로블록 안내

[그림 3-1] – SMC150 개발보드의 주요 인터페이스

그림 3-1은 SMC150 개발보드의 외관과 핵심 인터페이스 및 소자를 나타낸 것 입니다. 프로세

서 모듈을 탑재하고, 3상 BLDCM이나 PMSM을 제어함에 있어, 유용하게 활용 가능한 여러 가지

인터페이스들(Tactile Switches, LEDs, Potentiometers)을 갖추고 있으며, D-SUB 9핀 커넥터와

2.54mm 핀-헤더로 인출된 SCI, CAN, I2C 통신포트들을 통해 별도의 상/하위 제어기와의 연결 테

스트가 가능합니다. 또한, 외부로부터 전압 신호를 입력 받아, 처리할 수 있도록 TMS320F28X 프

로세서의 ADC 입력채널 6개를 터미널블록으로 인출해두었습니다.








[그림 3-2] – SMC150 개발보드의 회로 블록 구분

SMC150 개발보드의 각종 회로블록들은 그림 3-2와 같이, 기능이나 용도에 따라 크게 6개로 구

분될 수 있습니다.

- (A) 전원 회로 부 : 외부로부터 공급된 DC +24V 전원을 통해, SMC150 개발보드나 탑

재된 프로세서 모듈에서 사용할 각종 전원들을 가공합니다.

- (B) 모터 구동 회로 부 : Smart Power Module과 상-전압/전류 검출 회로, 과전류 Trip

회로 등이 위치하고 있는 모터 드라이브 회로 부 입니다.

- (C) 디지털 회로 및 스위치, LED : 모터와 연결된 Hall-Effect Sensor나 Encoder로부터

입력된 펄스 신호를 칩에 전달하기 위한 디지털 버퍼와 범용 Tactile 스위치 2개, 범용

LED 8개가 위치하고 있습니다.

- (D) 아날로그 회로 부 : 모터 드라이브 회로에서 검출된 상-전압/전류와 외부로부터

CN2600 터미널블록으로 전달된 아날로그 신호들, 그리고 DC 0.0 ~ +3.0V의 가변 전압

을 만들어내는 Potentiometer 2개의 출력을 가공하기 위한, 시그널 컨디셔닝 회로들이

위치합니다.

- (E) 통신 회로 부 : TMS320F28X 칩의 SCI, I2C, CAN 통신 포트들이 인출된 핀-헤더와

해당 통신 신호 가공용 Transceiver들, 범용 D-SUB 9핀 커넥터가 위치하고 있습니다.

(A) (B)

(C) (D) (F)

(E)








4 터미널블록 및 핀-헤더, 커넥터 정의

4.1 범용 아날로그 전압 입력용 터미널블록 (CN2600)

SMC150 개발보드는 CN2600 터미널블록을 통해, 외부로부터 DC 0.0V ~ DC +3.0V의 전압을 입

력 받을 수 있습니다. 이렇게 입력된 전압은 아날로그 버퍼를 거쳐, TMS320F28X의 ADC 입력채

널에 전달됩니다. 그림 4-1은 CN2600 터미널블록의 핀-정의 안내 및 “ADC1” 입력 채널에 외부의

전압을 인가하는 예시 입니다.

[그림 4-1] – CN2600 터미널 블록 정의 및 활용 예

CN2600 터미널블록으로 입력되는 신호는 별도의 Gain이나 Offset이 적용되지 않은, 아날로그

버퍼를 통해 TMS320F28X 칩의 ADC 입력채널로 전달됩니다. 따라서, 신호의 가공이 필요한 경우

SMC150 개발보드 외부에 시그널 컨디셔닝 회로를 구성하셔야 합니다.

TMS320F28X의 ADC 입력채널은 DC 0.0V ~ DC +3.0V 까지의 전압을 입력 받을 수 있습니다.

반드시 상기 허용범위내의 신호만 인가해주십시오.








CN2600 터미널블록 TMS320F2808, TMS320F28335,

TMS320F28069 공통

ADC1 ADCINA0

ADC2 ADCINA1

ADC3 ADCINA2

ADC4 ADCINA3

ADC5 ADCINA4

ADC6 ADCINA5

[표 4-1] – CN2600 터미널블록과 연결되는 ADC 입력채널

CN2600 터미널블록에 외부의 전압을 입력하면, 이는 버퍼를 거쳐 SMC150 개발보드에 탑재된

TMS320F28X 프로세서 모듈의 ADC 입력채널 ADCINA0 ~ ADCINA5에 전달됩니다. 위의 표 4-1은

CN2600 터미널블록의 각 입력포트(ADC1 ~ ADC6)와 그에 대응되는 TMS320F28X 칩의 ADC 입력

채널을 나타낸 것 입니다.








4.2 표준 8핀 통신 핀-헤더와 D-SUB 9핀 커넥터 (CN6300, CN6200, P6200)

SMC150 개발보드는 TMS320F28X 칩의 SCI, CAN, I2C 통신을 활용할 수 있도록, 2.54mm 간격

의 8핀 핀-헤더(CN6300)로 해당 통신포트들을 인출하고 있습니다. 또한, 인출된 통신포트를 범용

시리얼 케이블로 외부 장치와 연결할 수 있도록 9핀의 D-SUB 커넥터(암, P6200)를 가지고 있습니

다. 이 D-SUB 커넥터의 9개 핀은 2.54mm 간격의 9핀 핀-헤더(CN6200)로 1:1 대응하여 인출되어

있으므로, 제품과 함께 제공되는 점퍼케이블을 통해 자유롭게 활용이 가능합니다.

[그림 4-2] – D-SUB 9핀 커넥터와 표준 8핀 통신 핀-헤더 정의

제품과 함께 제공되는 점퍼케이블로

CN6300 핀-헤더로 인출된 각종 통

신포트들을 CN6200 핀-헤더와 연결

하면, D-SUB 9핀 커넥터(P6200)를

자유롭게 활용하실 수 있습니다.








CN6300

핀-헤더 TMS320F28335 TMS320F2808 TMS320F28069

SCLA GPIO33/SCLA/EPWMSYNCO/-ADCSOCBO

(4.7kΩ Pull-Up)

GPIO33/SCLA/EPWMSYNCO/-ADCSOCBO

(4.7kΩ Pull-Up)

GPIO33/SCLA/EPWMSYNCO/-ADCSOCBO

(4.7kΩ Pull-Up)

SDAA GPIO32/SDAA/EPWMSYNCI/-ADCSOCAO

(4.7kΩ Pull-Up)

GPIO32/SDAA/EPWMSYNCI/-ADCSOCAO

(4.7kΩ Pull-Up)

GPIO32/SDAA/EPWMSYNCI/-ADCSOCAO

(4.7kΩ Pull-Up)

CANL Transceiver(SN65HVD235D)를 통해,

GPIO30/CANRXA/XA18 핀과

GPIO31/CANTXA/XA17 핀에 연결됨

Transceiver(SN65HVD235D)를 통해,

GPIO30/CANRXA 핀과

GPIO31/CANTXA 핀에 연결됨

Transceiver(SN65HVD235D)를 통해,

GPIO30/CANRXA/EQEP2I/EPWM7A 핀과

GPIO31/CANTXA/EQEP2S/EPWM8A 핀에

연결됨 CANH

SCIRX B Transceiver(MAX3232EC)를 통해,

GPIO11/EPWM6B/SCIRXDB/ECAP4

Transceiver(MAX3232EC)를 통해,

GPIO11/EPWM6B/SCIRXDB/ECAP4


GPIO44/MFSRA/SCIRXDB/EPWM7B

SCITX B Transceiver(MAX3232EC)를 통해,

GPIO9/EPWM5B/SCITXDB/ECAP3


GPIO9/EPWM5B/SCITXDB/ECAP3


GPIO58/MCLKRA/SCITXDB/EPWM7A

SCIRX A Transceiver(MAX3232EC)를 통해,

GPIO28/SCIRXDA/-XZCS6


GPIO28/SCIRXDA/-TZ5


GPIO28/SCIRXDA/SDAA/-TZ2

SCITX A Transceiver(MAX3232EC)를 통해,

GPIO29/SCITXDA/XA19


GPIO29/SCITXDA/-TZ6

(출고 시 미-연결 상태, 점퍼저항 수정 필요)


GPIO29/SCITXDA/SCLA/-TZ3

[표 4-2] – CN6300 핀-헤더와 연결되는 TMS320F28X의 GPIO 핀들

TMS320F2808 칩의 경우, Boot-Mode 선택에 GPIO29번 핀(SCITXDA)이 사용됩니다. 또한,

SMC150 개발보드의 Boot-Mode 테스트용 회로는 해당 핀을 DC +3.3V 전원이나 GND에 직접 연

결하도록 설계되어 있어, 점퍼를 통해 Boot-Mode를 설정할 경우, 해당 핀을 다른 용도로 사용할

수 없습니다. 때문에 SMC150 개발보드는 출고 시, TMS320F2808 초소형 모듈의 GPIO29번 핀이

점퍼저항을 통해, Boot-Mode 테스트용 회로와 연결되도록 하고 있습니다. TMS320F2808 초소형

모듈의 SCITX A(GPIO29번) 포트를 사용하려면, SMC150 개발보드의 R9001에 위치한 0Ω 저항을

R9000에 옮겨주어야 합니다.

[그림 4-3] – R9001, R9000 저항의 위치








4.3 모터 연결용 핀-헤더/터미널블록 (CN5001, CN5000)

SMC150 개발보드는 안전한 환경(저-전압, 소-용량)에서 3상 모터의 구동 알고리즘을 학습하고,

테스트하기 위한 목적으로 설계되었습니다. SMC150 개발보드를 통해, 3상 BLDCM(Brushless DC

Motor)과 PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)을 구동해보실 수 있으며, 싱크웍스에서

는 Hall-Effect Sensor를 내장한 15W급 3상 BLDCM과 2,000C/T의 고-분해능 Encoder를 장착한

26W급 3상 PMSM을 SMC150 개발보드와 함께 판매하고 있습니다. 이런 모터는 CN5001 핀-헤더

나 CN5000 터미널블록을 통해 SMC150 개발보드와 연결될 수 있습니다.

[그림 4-4] – CN5001 핀-헤더와 CN5000 터미널블록의 위치

CN5001 핀-헤더 및

CN5000 터미널블록 TMS320F28335 TMS320F2808 TMS320F28069

GND GND GND GND

H3 / QI GPIO26/ECAP3/EQEP2I/MCLKXB GPIO26/ECAP3/EQEP2I/SPICLKB GPIO26/ECAP3/EQEP2I/SPICLKB

H2 / QB GPIO25/ECAP2/EQEP2B/MDRB GPIO25/ECAP2/EQEP2B/SPISOMIB GPIO25/ECAP2/EQEP2B/SPISOMIB

H1 / QA GPIO24/ECAP1/EQEP2A/MDXB GPIO24/ECAP1/EQEP2A/SPISIMOB GPIO24/ECAP1/EQEP2A/SPISIMOB

+5V DC +5V DC +5V DC +5V

W U4000(FSB50250)의

23 번 핀 (W 상 출력)

U4000(FSB50250)의


U4000(FSB50250)의


V U4000(FSB50250)의

21 번 핀 (V 상 출력)

U4000(FSB50250)의


U4000(FSB50250)의


U U4000(FSB50250)의

18 번 핀 (U 상 출력)

U4000(FSB50250)의


U4000(FSB50250)의


[표 4-3] – CN5001 핀-헤더 및 CN5000 터미널블록의 정의

CN5001 핀-헤더와

CN5000 터미널블록은

1:1로 연결되어 있습니다.








[그림 4-5] – BLDCM 연결 예

[그림 4-6] – PMSM 연결 예








4.4 PWM 출력 제어 및 Trip 설정용 점퍼 핀-헤더 (JP3000)

SMC150 개발보드에 탑재된 TMS320F28X 프로세서의 3.3V Level PWM 출력 신호들은 Voltage

Translator(SN74LVC4245A, U3000)를 거쳐, 5.0V Level로 가공되어 모터 드라이버 IC(Smart Power

Module, U4000)로 전달됩니다. 여기에 사용된 Voltage Translator는 /OE 핀을 가지고 있어, 해당

핀의 제어에 따라, 모터 드라이버 IC로 PWM을 전달(Enable)하거나 혹은 차단(Disable)할 수 있습

니다. 또한, SMC150 개발보드에는 Texas Instruments사의 INA200(High-Side Measurement

Current-Shunt Monitor with Open-Drain Comparator and Reference) 소자를 이용한 과-전류 Trip

회로가 설계되어 있습니다. 이 회로는 DC-Link에 흐르는 전류가 설정된 수치(1A)를 초과할 경우,

Trip 펄스를 발생시키게 됩니다. 이렇게 발생된 Trip 펄스는 TMS320F28X 프로세서에 전달되며, 동

시에 JP3000 점퍼 핀-헤더(2.54mm 1x3)를 거쳐서, PWM 출력을 모터 드라이버 IC로 전달하는

Voltage Translator의 /OE 핀에도 전달되게 됩니다.

즉, 모터 제어 중 DC-Link에 흐르는 전류가 설정된 수치를 초과하면, 과-전류 Trip 회로에 의해

발생된 Trip 펄스가 TMS320F28X 프로세서의 PWM 출력을 모터 드라이버 IC에 전달하는 Voltage

Translator를 Disable 하도록 설정할 수 있습니다. (Hard-Trip)

만약, 이 Trip 펄스가 Voltage Translator의 /OE 핀에 직접 전달되지 않도록 설정한다면,

TMS320F28X 프로세서가 Trip 펄스를 감지하고, PWM 핀의 상태를 가장 안정한 상태로 고정하거

나 범용 입출력 포트(GPIO) 조작을 통해 Voltage Translator를 Disable 하도록 할 수 있습니다.

(Soft Trip)

이런 모든 설정은 JP3000 점퍼 핀-헤더(2.54mm 1x3)의 조작에 따라 이루어지며, 제품과 함께

제공되는 2P 점퍼로, PWM 출력을 Disable / Enable with Hard Trip / Enable with Soft Trip의 총 3

가지로 제어할 수 있습니다.








[그림 4-7] – JP3000 점퍼 핀-헤더의 위치 및 설정 예

JP3000

점퍼 핀-

헤더

TMS320F28335 TMS320F2808 TMS320F28069

1 번 핀 과-전류 Trip 회로의 출력 펄스

2 번 핀 Voltage Translator(SN74LVC4245A, U3000)의 /OE 핀

3 번 핀 GPIO14/-TZ3/

-XHOLD/SCITXDB/MCLKXB

GPIO6/EPWM4A/

EPWMSYNCI/EPWMSYNCO

GPIO42/EPWM8A/

-TZ1/COMP1OUT

[표 4-4] – JP3000 점퍼 핀-헤더의 정의








4.5 DC-Link 전류검출 저항 Short용 점퍼 핀-헤더 (JP4000)

SMC150 개발보드는 상-전류(U, V)와 DC-Link에 흐르는 전류를 TMS320F28X 프로세서가 검출할

수 있도록, Shunt Resistor와 시그널 컨디셔닝 회로를 갖추고 있습니다. 하지만, 알고리즘에 따라

DC-Link 전류의 검출이 불필요한 경우가 있기에, DC-Link 전류검출용 Shunt Resistor를 Short 할

수 있는 점퍼 핀-헤더를 가지고 있습니다. (JP4000)

[그림 4-8] – JP4000 점퍼 핀-헤더의 위치와 설정 예

[그림 4-9] – JP4000 점퍼 핀-헤더의 이해








4.6 부트모드 테스트용 핀-헤더 (CN9200 ~ CN9203)

SMC150 개발보드는 탑재된 TMS320F28X 프로세서 모듈의 다양한 부트모드들을 테스트 해볼

수 있도록, 별도의 부트모드 선택용 핀-헤더 그룹을 가지고 있습니다. 이 3핀 핀-헤더들은 각각

DC +3.3V와 GND에 연결되어 있으며, TMS320F28335나 TMS320F2808 프로세서의 부트모드 선택

용 핀에 직접 연결되어 있습니다. (주의: 부트모드 테스트용 핀-헤더에 점퍼를 삽입할 경우 이와

연결된 TMS320F28X의 GPIO 핀이 직접 +3.3V나 GND와 연결됩니다. 따라서, 해당 핀을 다른

용도로 사용할 수 없습니다. 해당 핀을 기타 용도로 사용해야 하는 경우, SMC150 개발보드의 부

트모드 테스트용 회로가 아닌 프로세서 모듈의 점퍼저항을 이용하셔야 합니다. / TMS320F28069

보급형 모듈의 경우 프로세서 모듈 TOP면에 부트모드 선택용 핀-헤더가 마련되어 있습니다. 따라

서 SMC150 개발보드의 부트모드 테스트용 핀-헤더는 사용할 수 없습니다.)

[그림 4-10] – 부트모드 선택용 핀-헤더들의 위치와 설정 예








CN9200 TMS320F28335 TMS320F2808 TMS320F28069

1 번 핀 +3.3V +3.3V +3.3V

2 번 핀 GPIO84/XA12 GPIO27/ECAP4/EQEP2S/SPISTEB (for Test) N/C

3 번 핀 GND GND GND

CN9201 TMS320F28335 TMS320F2808 TMS320F28069

1 번 핀 +3.3V +3.3V +3.3V

2 번 핀 GPIO85/XA13 GPIO18/SPICLKA/SCITXDB N/C


CN9202 TMS320F28335 TMS320F2808 TMS320F28069

1 번 핀 +3.3V +3.3V +3.3V

2 번 핀 GPIO86/XA14 GPIO29/SCITXDA/-TZ6 N/C


CN9203 TMS320F28335 TMS320F2808 TMS320F28069

1 번 핀 +3.3V +3.3V +3.3V

2 번 핀 GPIO87/XA15 G34 N/C


[표 4-5] – 부트모드 선택용 핀-헤더 정의

TMS320F2808 프로세서 모듈의 경우 부트모드 설정에 3개의 핀만 사용합니다. 따라서, CN9200

은 사용되지 않으며, 테스트 목적으로 GPIO27번과 연결되어 있습니다.

TMS320F28069 프로세서 모듈은 모듈 TOP면의 핀-헤더를 통해, 부트모드 변경이 가능하므로

SMC150 개발보드의 부트모드 테스트용 핀-헤더들은 사용하지 않습니다.

SMC150 개발보드는 출고 시, TMS320F2808 프로세서의 GPIO29번 핀이 부트모드 선택용 핀-헤

더 CN9202의 2번 핀과 연결되도록 되어 있습니다. 만약, TMS320F2808의 SCITX A 기능을 위해

이 핀을 이용하고자 한다면, R9001의 0Ω 점퍼저항을 R9000으로 옮겨주어야 합니다. 단, 그와 같

이 점퍼저항의 위치를 변경한 경우, SMC150 개발보드의 부트모드 테스트용 회로는 이용할 수 없

습니다.








5 주요 사용자 인터페이스 (Switches, LEDs, Potentiometers)

5.1 범용 스위치 (SW3110, SW3120)

SMC150 개발보드는 범용으로 활용 가능한 Tactile Switch 2개를 가지고 있습니다. 이 스위치는

디지털 버퍼를 통해 TMS320F28X 프로세서의 범용 입출력 포트(GPIO)와 연결되어 있습니다.

[그림 5-1] – 범용 Tactile Switch들의 위치와 조작 예

구분 TMS320F28335 TMS320F2808 TMS320F28069

SW1 (SW3110) GPIO7/EPWM4B/MCLKRA/ECAP2 GPIO7/EPWM4B/SPISTED/ECAP2 GPIO7/EPWM4B/SCIRXDA/ECAP2

SW2 (SW3120) GPIO13/-TZ2/CANRXB/MDRB GPIO13/-TZ2/CANRXB/SPISOMIB GPIO13/-TZ2/SPISOMIB

[표 5-1] – 범용 Tactile Switch들과 연결되는 TMS320F28X의 GPIO 핀들








5.2 범용 LEDs (D3201/D3202 ~ D3231/D3232)

SMC150 개발보드는 범용으로 활용 가능한 LED 8개를 탑재하고 있습니다. 이 LED들은 디지털

버퍼를 통해 TMS320F28X 프로세서의 범용 입출력 포트(GPIO)와 연결되어 있습니다.

[그림 5-2] – 범용 LED들의 위치와 조작방법

구분 TMS320F28335 TMS320F2808 TMS320F28069

LED1 GPIO64/XD15 GPIO15/-TZ4/SCIRXDB/SPISTEB GPIO50/EQEP1A/MDXA/-TZ1

LED2 GPIO65/XD14 GPIO16/SPISIMOA/CANTXB/-TZ5 GPIO51/EQEP1B/MDRA/-TZ2

LED3 GPIO66/XD13 GPIO17/SPISOMIA/CANRXB/-TZ6 GPIO52/EQEP1S/MCLKXA/-TZ3

LED4 GPIO67/XD12 GPIO19/SPISTEA/SCIRXDB GPIO53/EQEP1I/MFSXA

LED5 GPIO68/XD11 GPIO20/EQEP1A/SPISIMOC/CANTXB GPIO54/SPISIMOA/EQEP2A/HRCAP1

LED6 GPIO69/XD10 GPIO21/EQEP1B/SPISOMIC/CANRXB GPIO55/SPISOMIA/EQEP2B/HRCAP2

LED7 GPIO70/XD9 GPIO22/EQEP1S/SPICLKC/SCITXDB GPIO56/SPICLKA/EQEP2I/HRCAP3

LED8 GPIO71/XD8 GPIO23/EQEP1I/SPISTEC/SCIRXDB GPIO57/-SPISTEA/EQEP2S/HRCAP4

[표 5-2] – 범용 LED들과 연결되는 TMS320F28X의 GPIO 핀들








5.3 범용 Potentiometers (P2500, P2510)

SMC150 개발보드는 총 2개의 Potentiometer( ~ 10kΩ)를 통해, DC 0V ~ +3V의 가변전압 2채널

을 생성할 수 있는 회로가 설계되어 있습니다. 이 가변전압은 TMS320F28X 프로세서의 ADC 입력

채널에 전달되며, 이를 사용자 프로그램에서 자유롭게 활용할 수 있습니다.

[그림 5-3] – Potentiometer 회로 구성

이 Potentiometer에 의한 가변전압 입력은 ADC에 의해 변환된 후, ADC 입력채널 입력허용 전

압범위 0.0V ~ +3.0V에 대한 비율로 환산되어, 모터제어의 각종 지령(전류, 속도, 위치 등)으로 활

용될 수 있습니다.








[그림 5-4] – Potentiometer의 위치와 활용 예

구분 TMS320F2808, TMS320F28335,

TMS320F28069 공통

VARV1 (P2500) ADCINB2

VARV2 (P2510) ADCINB3

[표 5-3] – Potentiometer와 그에 연결된 TMS320F28X 칩의 ADC 입력채널








6 상-전압 / 상-전류 / DC-Link 전압, 전류 검출 회로 SMC150 개발보드는 모터를 구동하면서, 알고리즘 전개에 필요한 상-전압, 상-전류 정보와 함께

현재 DC-Link에 인가되어 있는 전압과 소비하고 있는 전류를 검출할 수 있도록 하는 회로를 가지

고 있습니다.

6.1 상-전압 / DC-Link 전압 검출 회로

상-전압과 DC-Link 전압은 분압저항과 Gain이나 Offset이 적용되지 않은 단순 아날로그 버퍼를

거쳐서, TMS320F28X 프로세서의 ADC 입력채널에 전달됩니다.

[그림 6-1] – 상-전압 / DC-Link 전압 검출을 위한 시그널 컨디셔닝 회로 예

구분 TMS320F2808, TMS320F28335,

TMS320F28069 공통

U 상 전압 ADCINA6

V 상 전압 ADCINA7

W 상 전압 ADCINB0

DC-Link 전압 ADCINB1

[표 6-1] – U, V, W상 / DC-Link 전압검출 회로와 연결된 ADC 입력채널








6.2 상-전류 / DC-Link 전류 검출 회로

상-전류와 DC-Link 전류는 직렬로 삽입된 Shunt Resistor의 양단 전위차를 통해 검출할 수 있습

니다. SMC150 개발보드는 모터와 연결되는 총 3개의 상(U, V, W) 중, U상, V상에 흐르는 전류와,

DC-Link 전체에 흐르는 전류를 검출할 수 있습니다. (회로도 참조)

아래의 그림 6-2는 SMC150 개발보드의 상-전류 / DC-Link 전류 검출회로를 나타낸 것 입니다.

[그림 6-2] – 상-전류 / DC-Link 전류 검출을 위한 시그널 컨디셔닝 회로

Shunt Resistor를 통해 +-1A의 전류가 흐른다고 가정하면, 저항의 양단 전위차는 +-0.05V가 됩

니다. 이 전위차는 그림 6-2의 시그널 컨디셔닝 회로를 통해 10배로 증폭되고, DC +1.5V의 Offset

이 적용되어, +1.0V ~ +2.0V(+1.5V를 기준으로 +-0.5V 변화)의 신호로 가공됩니다. 이 가공된 신

호는 TMS320F28X 프로세서의 ADC 입력채널로 전달되어 모터제어 알고리즘에서 사용됩니다.








[그림 6-3] – 상-전류 / DC-Link 전류 검출회로의 AC Transfer Characteristic

[그림 6-4] – 전류변화와 ADC 입력채널에 전달되는 전압 비교

-6.02 dB @ 1 kHz -9.02 dB @ 46.38 kHz

Shunt Resistor로

흐르는 전류변화

ADC 입력채널에

전달되는 전압








구분 TMS320F2808, TMS320F28335,

TMS320F28069 공통

U 상 전류 ADCINB4

V 상 전류 ADCINB5

DC-Link 전류 ADCINB6

옵션 – Analog Ground

(ADC Offset 보정용) ADCINB7








7 B.O.M.















[표 7-1] – SMC150 개발보드 B.O.M.








8 치수

[그림 8-1] – SMC150 개발보드의 크기








9 회로도

SMC150 개발보드의 회로도는 별도로 제공됩니다.








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예고 없이 변경될 수 있습니다.









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모터제어 실습장비 - dspblog.co.kr · ac 220v 단일전원으 동작 - 어댑터를 통해, 외부에서 공급된 ac 220v 전원을 dc +24v로 가공하여 개발보드에