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2019中國智能制造發展論壇 菲尼克斯電氣Radioline無線系統
電子元件

實時控制器獲得新的連接功能

  2019年07月24日  

  在當前工業領域,適用于各種電機驅動、工廠自動化和高功率電網應用的有多種解決方案和架構。其中許多都具有可靠的性能和連接,但卻價格昂貴,因為它們可能具有復雜的設計和高昂的成本,而且為了滿足系統的需求往往還需要多個芯片。在不斷變化的市場中,設計差異化固然重要,但效率和性能對于產品的生命周期以及企業最終的長期可持續發展卻更為關鍵。

  您可能會問自己,“我如何在競爭中取勝?”或“什么是幫助我維持業務和實現未來發展的理想選擇?”問題的核心在就于集成功能,其中實時控制可實現實時連接。

  全新系列的C2000?實時控制器F2838x提供更優化的連接選項,控制性能得到提高,而且能夠在工業應用和高功率電網應用中展現出系統級靈活性。如圖1所示,該系列是一款具有性能增強功能的F2837x器件和一個新的連接管理器,以及一個可卸載處理密集型通信并優化連接的、基于Arm? Cortex?-M4的子系統。

  圖1:TMS320F28388D框圖

  F2838x通過啟用通常由FPGA/復雜可編程邏輯器件、專用集成電路和通信微控制器(MCU)/微處理器執行的功能,可為連接的伺服驅動器、交流驅動器、工廠自動化和工業電源設備提供近乎單芯片的解決方案。

  通過基于Arm? Cortex-M4的專用連接管理器實現實時通信。由于集成了EtherCAT功能,無需使用外部ASIC。還支持10/100以太網、CAN FD、USB和各種高速串行端口。此外,快速串行接口(FSI)可實現高達200 Mbps的通信,并在隔離柵上實現低成本路徑。

  典型的FPGA/CPLD功能由多個F2838x功能來實現。可配置邏輯塊(CLB)允許:

  - 創建絕對值編碼器接口

  - 專用脈沖序列邏輯

  - 客戶化定制定時器、串行接口和逆變器保護機制

  快速電流環路(FCL)技術可在不到500ns的時間內處理關鍵伺服驅動器磁場定向控制環路。還包括可連接通用隔離Delta-Sigma轉換器的Sigma-Delta濾波器模塊、更高級別的高分辨率PWM(最多32個ePWM通道),以及用于逆變器保護和靈活定時器同步的高級比較器子系統。

  通過以下方式實現高性能循環控制:

  - 采用三角數學單元(TMU)增強了領先的C28x? DSP內核,以加速關鍵的arctan、sin和cos函數;

  - 采用新型快速整數除法硬件,用于高效計算;

  采用64位浮點單元,用于提高伺服運動控制的精度。

  控制律加速器(CLA)可用于增加并行控制或信號處理。具有后處理硬件的四個獨立16位精密模數轉換器具有讓可用通道加倍的新型單端模式。將主機和通信任務卸載到連接管理器可以釋放循環,以專用于實時控制。

  一旦投入全面生產,F2838x系列將提供六種配置(表1)。所有器件的標配均包含連接管理器和以太網。可選配置包括單(1.0 MB閃存)或雙(1.5 MB閃存)C28x加控制法加速器(CLA)子系統、可配置邏輯塊訪問和EtherCAT功能。F2838x采用16 mm×16 mm 337 焊球細間距球柵陣列封裝,結溫為-40°C至125°C。

  表1:F2838x配置

  眾所周知,控制、靈活性和性能是電機驅動、工廠自動化和大功率電網應用的三大要素。只要將連接集成在一顆芯片上,您就擁有了一個實時控制和連接的MCU,可以引導您的業務向前發展,并在未來幾年實現系統級靈活性。

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