Texas Instruments: Fly-Buck-Wandler C2000-Delfino-MCUs für eine Vielzahl von Positionsgeber

MCUs, die mit allen 
– analogen und digitalen Positionsgebern – können
MCUs, die mit allen – analogen und digitalen Positionsgebern – können

Die Mikrocontroller TMS320F28379D und der kleinere TMS320F28379S aus der C2000-Delfino-Familie von Texas Instruments können in Kombination mit der DesignDRIVE-Position-Manager-Technologie sowohl mit analogen als auch digitalen Positionsgebern kombiniert werden.

Laut Elizabete de Freitas, Manager EMEA Industrial Systems Applications bei Texas Instruments, haben die meisten Entwickler von Antrieben mit diversen Problemen zu kämpfen. Das beginnt mit den unterschiedlichen Motortypen, geht über eine Vielzahl von Encoder-Standards und reicht bis hin zu neuen Messverfahren und zur Anbindung an indus-trielle Kommunikationsnetze. Das Problem mit den verschiedenen Schnittstellen hat TI jetzt gelöst, denn laut de Freitas können die Con-troller direkt mit allen gängigen Gebersystemen verbunden werden. Weitere Protokollstandards sind in der Entwicklung. Die bis dato zum Teil notwendigen FPGAs oder ASICs können damit wegfallen.

Da die Sensorschnittstellen in den C2000-MCUs integriert sind, sinkt die Latenzzeit in der Rückkopplung, so dass der Regelkreis beschleunigt wird. Laut Elizabete de Freitas vereinfacht sich mit den Delfino-MCUs und der DesignDRIVE-Position-Manager-Technologie das System. »Für EnDAT 2.2 und BiSS-C sind die Konformitätstests bereits durch TI durchgeführt worden.« 

Die F28379D- und F28379S-MCUs sind die ersten Controller, in denen die Position-Manager-Hardware integriert ist. Die F28379D-Bausteine basieren auf einer Dual-Core-Architektur (C28x-Cores), wobei jeder Core mit 200 MHz getaktet ist (F2837xS-Komponenten sind Single-Core-Varianten). Die Cores verfügen über eine TMU (Trigometric Math Unit) für die schnelle Ausführung von trigonometrischen Operationen (für Sin-, Cos- und Arctan-Befehle sind nur 1 bis 3 Zyklen notwendig) und eine VCU-II (Viterbi/Complex Math Unit). Hinzu kommen zwei echtzeitfähige, programmier-bare CLAs (Control Law Accelerator). Der CLA ist ein 32-Bit-Fließkomma-Prozessor, der mit derselben Taktfrequenz wie der Hauptprozessor läuft und unabhängig von der Haupt-CPU Code ausführen kann. 

Als Speicher stehen bis zu 1 MByte Flash (mit ECC), bis zu 204 KByte RAM (ECC oder Parity) sowie pro CPU zwei 128 Bit große Sicherheitszonen zur Verfügung. TI hat außerdem einen CLB (Configurable Logic Block) implementiert, mit dem zusätzliche Schnittstellen oder andere Funktionsblöcke realisiert werden können. An Kommunikationsschnittstellen sind USB 2.0 (MAC und PHY), zwei CAN-, drei SPI-, vier SCI/UART-, zwei I2C- und das neue µPP-Interface (für eine schnelle Parallelanbindung an FPGAs oder andere Prozessoren mit ähnlichen µPP-Schnittstellen) integriert. 

Bis zu vier A/D-Wandler sind integriert

TI hat die Controller außerdem mit bis zu vier A/D-Wandlern ausgestattet. Im 16-Bit-Modus kommt jeder A/D-Wandler auf 1,1 MSPS und verfügt über differentielle Eingänge und bis zu 12 externe Kanäle. Im 12-Bit-Modus liegt die Sample-Rate pro Wandler bei 3,5 MSPS (Single Ended Eingänge), und es stehen bis zu 24 externe Kanäle zur Verfügung. Jeder A/D-Wandler hat eine eigene Sample-and-Hold-Stufe. Darüber hinaus steht Hardware für eine Nachverarbeitung der A/D-Wandlungen sowie acht Fensterkomparatoren mit 12-Bit-D/A-Wandler zur Verfügung. Zusätzlich enthalten sind 24 PWM-Kanäle, 16 HRPWM-Kanäle, sechs eCAP-Module, drei eQEP-Module und acht SDFM-Eingangskanäle (Sigma-Delta Filter Modul).  

Für die Entwicklung stehen folgende Hardware-Tools zur Verfügung: C2000 DesignDRIVE Development Kit, Isolated controlCARD und experimenter’s kit. An Software wieder um bietet Texas Instruments seine ControlSUITE, die Code Composer Studio IDE, VisSIM von Altair, Simulink und Embedded Coder von Mathworks an. Anwender können für Antriebs-Schnittstellen und -Stromversorgungen außerdem Referenzdesigns herunterladen, die sich entweder 1:1 übernehmen oder gemäß den individuellen Anforderungen abwandeln lassen. 

Über den Einsatz der C2000-MCUs und der DesignDRIVE-Technologie hinaus können Entwickler bei der Arbeit an den Leistungsstufen für industrielle Antriebe auch die neue ISO5852S-Familie von Texas Instruments mit verstärkt isolierten Gate-Treibern mit Arbeitsspannungen von bis zu 1,5 kVrms und CMTI-Werten (Common Mode Transient Immunity) von mindestens 100 kV/µs. Hinzu kommt ein präzises Timing zum effizienten Ansteuern schnell schaltender Hochspannungs-IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) und Siliziumkarbid-Leistungsschalter (SiC).