Renesas科技推出电机控制用SuperH族高端单片机产品

日期:2010-02-03 08:36:22   浏览次数:3416   

瑞萨单片机在工业控制领域应用非常具有优势,包括早期的日立单片机和三菱单片机在工业控制中都占有很重要的位置,比如很多PLC以及变频及侍服控制器都采用了瑞萨的单片机,例如非常有名的三菱PLC就是使用了HD6432357或HD64F2357单片机,而在变频里也使用了M30260或M30622单片机。近年来,瑞萨科技相继推出了多款针对工业设备的高端马达控制用SuperH族MCU产品。其内核主要以SH-2A为主,主攻通用变频器和AC伺服器的应用,其优越的基本处理性能与强大的马达控制外围功能已成为产品的主要亮点。

■工业设备所必须的高强度马达控制

所谓工业设备,包括了建筑设备、食品加工、印刷、挤压成型设备等在内,在上述设备的动力、传送、位置控制、风扇(冷却)、泵等操作环节中,需要使用数量众多的马达。除了单纯操控电源开/关外,矢量控制方面的运转速度、扭矩等也需受到高度控制。现今,将马达自身与控制部分相结合的设备愈加显著的朝着高性能化与小型化的方向发展。并且,为了与系统整体更为兼容,Ethernet、USB等多样化接口也必不可少。要将上述产业设备的所有马达控制需求得以实现,一个在达到高速运算与高处理能力外,同时兼备精密的传感性能、达到高度分解性能的控制输出功率、及具备丰富的通讯性能等各种外围功能的MCU必不可少。

 

■ 以SH-2A为主的MCU产品扩充

瑞萨科技所推出的SuperH族产品由于其自身所具备的优异运算性能,正被广泛的应用于家电等民生设备至汽车、产业设备等众多领域中。

在面向控制领域中,所采用的MCU主要以内置了在中断性能与实时性方面性能卓越的控制用SH-2A CPU内核为主。

而在产业用途的高端马达运用中,则不断推出集成了具备空载定时器的三相PWM定时器、具备比较匹配/输入捕捉的高功能定时器、高速A/D变频器、Ethernet与USB等接口的产品系列。

以具体面向变频器为例,在此便可举出以SH7206/SH7203/SH7201/ SH7211/SH7286/

SH7214/SH7216等为首的多个产品系列。以下,则向大家介绍瑞萨在此方面的主推产品SH7203。

 

● SH7203

SH7203是搭载了最大运转速度为200MHz的SH2A-FPU CPU内核的ROM小型MCU产品。其所搭载的FPU支持单精度与双精度浮点运算,使其得以实现卓越的高速信号处理性能。在马达控制方面,则不仅备有10bit×8通道的ADC,还搭载了16bit×7通道的定时器。另外,由于SH7203还具备变频器用1单元与编码器用1通道,因此从ADC到触发器都可使用。

此外,在数据通信功能方面,除了搭载了可对应高速USB2.0主机与功能模块的接口以及CAN控制器外,还具有数字音频输入输出用串行音频接口(SSI),备有16段FIFO的串行交流接口与I2C总线接口,其内置的最大WVGA规格(800×480像素)的液晶控制器则可对应控电板的显示。

■ 兼备高处理性能与丰富外围功能的控制器

产业设备中所使用的典型马达,须同时具备感应马达与作为驱动装置的通用变频器。永久磁铁马达、同步随机存储马达(无刷马达)除了具备优秀的对应性外还可完成扭矩控制,因此被广泛应用于FA领域的传送装置与挤压成型等设备中。

在控制系统中常用的高度运算有基础矢量控制、矢量控制、传感矢量控制等。这些运算都是靠首先取得以马达位置、加速度等操作状态为基准的脉冲波幅度及时间情况,然后进行与目标控制量间的复杂运算,再经由对开/关时间具有高度时间分解能力的PWM脉冲波对马达驱动进行功率输出。为了完成上述操作过程,所需的MCU产品不仅应具有高速运算能力,更应具备可确定磁极位置的多通道AD/DA变频器与能够生成高功能PWM脉冲波的高性能定时器群。例如,在对马达进行向量控制时,输入捕捉定时器与具备空载定时器的三相马达控制用辅助PWM定时器是必不可少的。

 专门针对工业控制设备的MCU的功能逐渐完善和增强,让系统设计人员的负担越来越小,因为单片机丰富的外设资源以及功能,基本上已经具备了控制设备的要求,未来做设备设计的人员,如同对软件组态一样,对MCU进行配置就可以完成设计。