Startseite > Automation > Antriebstechnik > Mikroprozessor-basierte Antriebssteuerungen

Universelle Lösung gesucht

Mikroprozessor-basierte Antriebssteuerungen

12. Januar 2017, 8:58 Uhr | Von Frank Malik

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Aktuelle Motorsteuerungs-MCUs

Aktuelle Mikrocontroller (MCUs) helfen dabei, diese Herausforderung zu bewältigen. Toshibas TMPM37A wird mit Taktfrequenzen bis zu 40 MHz betrieben und stellt die neueste Erweiterung der TX03-Serie ARM-Cortex-M3-basierter MCUs von Toshiba dar. Der hochinte-grierte Baustein zeichnet sich durch einen sehr geringen Platzbedarf aus; sein VQFN32-Gehäuse misst 5 mm × 5 mm. Damit handelt es sich um den kleinsten Mikrocontroller, der mit der Vector Engine Plus (VE+) von Toshiba und einem Treiber ausgestattet ist.

Durch den integrierten Treiber können MOSFETs über einen ergänzenden Dreiphasen-Ausgang innerhalb von 25 ns direkt angesteuert werden. Die direkte Ansteuerung seitens einer MCU und die Regelung kleiner Motoren, wie sie in Haushaltsgeräten, Server-Lüftern, Kleinlüftern, Entlüftungen, Pumpen, Kompressoren und Spielzeugen verbaut sind, sind damit möglich.

Der Mikrocontroller ist insbesondere für den Einsatz in Haushaltsgeräten geeignet, da er eine Hardware-basierte OFD (Oscillator Frequency Detection) enthält, mit der sich der Sicherheitsstandard IEC 60730 für Class-B-Produkte einhalten lässt.
Die MCUs der TMPM37x-Serie benötigen nur eine einzige 5-V-Versorgung. Die Umsetzung auf 3,3 und 1,5 V findet intern statt. Ebenfalls integriert sind bis zu zwei 12-bit-A/D-Umsetzer mit mehr als einem halben Dutzend analoger Eingangskanäle. Die ADCs verfügen über einen Konstantumsetzungsmodus und ermöglichen vollständige Umsetzungen innerhalb von 2 µs bei 40 MHz Taktfrequenz. Einige der MCUs enthalten einen 4-Kanal-Operationsverstärker für die Strommessung mit Hilfe von ein oder drei Shunt-Widerständen, ebenso wie einen Komparator zur Überstromerkennung. Die externen Schnittstellen umfassen bis zu 74 I/O-Pins.
Der TMP37x enthält außerdem einen bis zu zweikanaligen ENC (Encoder Input Circuit) für Inkremental-Drehgeber (AB/ABZ). Über den 3-Phasen-Eingang erkennt der ENC die Drehrichtung, mit Hilfe eines Komparators die Rotorposition und mit Hilfe eines Zählers die absolute Position.

Zu den weiteren Funktionen des TMP37x zählen ein Watchdog Timer, Power-on Reset, Spannungserkennung und eine universelle serielle Schnittstelle (SIO/UART). Obwohl die Vektorregelung Hardware-basiert ist, ermöglicht die VE unterschiedliche Lösungen, die sich mittels Software implementieren lassen. Dadurch bekommt eine Hardware-basierte Lösung zusätzliche Flexibilität. Diese Flexibilität wird noch dadurch vergrößert, dass die Entwickler die Möglichkeit haben, ihre eigene IP zu verwenden, für die Hardware-Beschleunigung auf IP von Toshiba zurückzugreifen oder eigene IP mit Toshibas IP zu kombinieren.

Matchmaker+ Anbieter zum Thema

zu Matchmaker+

Die Serie TMP37x macht nur einen geringen Teil des stetig wachsenden MCU-Angebots von Toshiba aus. Die verwandte Serie TMP47x basiert auf einem ARM-Cortex-M4F-Prozessor und ist für den Betrieb mit Taktfrequenzen bis 120 MHz ausgelegt.

Die kürzlich eingeführte M4K-Reihe bietet Einchip-Lösungen mit geringer Anschlusszahl zur Ansteuerung mehrerer Motoren – vor allem für die Bereiche Haushaltsgeräte und HVAC (Heizen, Lüften, Kühlen). Die neuen Bausteine unterstützen die RAMScope-Schnittstelle, die in der Lage ist, Parameter in Echtzeit zu bestätigen, ohne den Motorbetrieb zu beeinträchtigen. Die Tabelle gibt einen Überblick über Toshibas MCUs zur Antriebssteuerung.

Der Autor

Frank Malik
ist Principal Engineer, Processing & Control für Motorsteuerungslösungen bei Toshiba Electronics Europe. Als er 1995 zu Toshiba kam, unterstützte er die Kunden bei der Auswahl von 4-bit-, 8-bit- und 16-bit-Mikrocontrollern. Malik war einer der ersten Applikationsingenieure des Unternehmens, die dessen 32-bit-RISC-Prozessor-Geschäft in Europa betreuten. Danach war er für die Entwicklung von ASICs für Navigationssysteme verantwortlich. Seit sieben Jahren ist Malik für die Einführung von speziell für die feldorientierte Regelung optimierten Mikrocontrollern am eurpäischen Markt zuständig.

Frank Malik

ist Principal Engineer, Processing & Control für Motorsteuerungslösungen bei Toshiba Electronics Europe. Als er 1995 zu Toshiba kam, unterstützte er die Kunden bei der Auswahl von 4-bit-, 8-bit- und 16-bit-Mikrocontrollern. Malik war einer der ersten Applikationsingenieure des Unternehmens, die dessen 32-bit-RISC-Prozessor-Geschäft in Europa betreuten. Danach war er für die Entwicklung von ASICs für Navigationssysteme verantwortlich. Seit sieben Jahren ist Malik für die Einführung von speziell für die feldorientierte Regelung optimierten Mikrocontrollern am eurpäischen Markt zuständig.