MCUs für die Motorsteuerung

Zielanwendungen: Inverter, Gebäudeautomatisierung und Industrie

10. Januar 2022, 17:37 Uhr | Iris Stroh

Die MCUs der RA6T2-Gruppe von Renesas Electronics verfügen über eine Vielzahl von Peripheriefunktionen und Hardware-Beschleunigern, die speziell für die Motorsteuerung entwickelt wurden.

Die 32-Bit-MCUs RA6T2 von Renesas Electronics basieren auf dem 240-MHz-Cortex-M33-Prozessorkern. Die Bausteine verfügen über Peripheriekomponenten, die für hohe Leistung und präzise Motorsteuerung optimiert sind, um die Komponentenkosten zu senken und gleichzeitig die Leistung zu erhöhen. So bieten beispielsweise zwei unabhängige A/D-Wandler-Einheiten eine Hochgeschwindigkeits-Konvertierung mit einer maximalen Geschwindigkeit von 0,16 µs. Zudem stellen sie eine simultane Sample-and-Hold-Funktion für drei Kanäle zur Dreiphasenstromerfassung bereit. Darüber hinaus sind Verstärker eingebaut. Damit lässt sich die Verstärkung entsprechend dem Eingangsspannungsbereich einstellen. Außerdem sind bisher externe analoge Komponenten nun integriert, einschließlich Komparatoren, die einen anormalen Spannungseingang und Überstrom erkennen. Zusätzlich erleichtert der einfach einstellbare PWM-Timer die Portierung bestehender Algorithmen. In Kombination mit anderen analogen Funktionen bieten die RA6T2-MCUs außerdem eine Safety-Funktion zur Unterbrechung des PWM-Ausgangs im Falle einer Fehlfunktion. Mit diesen Eigenschaften kann eine einzige RA6T2-MCU gleichzeitig bis zu zwei bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC) steuern.

Der integrierte Hardware-Beschleuniger umfasst sowohl eine trigonometrische Funktionseinheit (TFU) als auch einen IIR-Filter (Infinite Impulse Response). Die TFU führt Hochgeschwindigkeitsberechnungen durch, ohne dass hierfür Look-Up-Tabellen erforderlich sind, was eine effektive Nutzung des ROM ermöglicht. Mit dem IIR-Filter lassen sich die Koeffizienten so einstellen, dass die Portierung von bestehenden Algorithmen erleichtert wird.

Hauptmerkmale der RA6T2-MCUs

240-MHz-Arm-Cortex-M33-Kern; 512 KB Flash ROM; 64 KB SRAM; 16 KB Datenflash
Betriebstemperaturbereich von Ta = -40 bis 105 °C
Betriebsspannung von 2,7 bis 3,6 V
Fünf Gehäuseoptionen: 100-Pin-LQFP, 64-Pin-LQFP, 48-Pin-LQFP, 64-Pin-QFN, 48-Pin-QFN
Trustzone-Security-Funktionen
Unterstützt durch das Renesas Flexible Software Package (FSP) zur einfachen Portierung von Designs anderer Renesas MCUs
Integrierter Hardware-Beschleuniger mit TFU und IIR-Filter bietet höhere Leistung und geringere CPU-Last für parallele Aufgaben wie z. B. Kommunikation
Integrierte Analogfunktionen wie zwei 12-Bit-ADCs, ein 12-Bit-DAC, ein Komparator und ein programmierbarer Verstärker (PGA)
PWM-Timer unterstützt sieben Arten von komplementären PWM-Modi für die Carrier-Generierung und realisiert verschiedene Steuerungsalgorithmen
Integrierter GPT (General-Purpose Timer) mit 10 Kanälen, asynchroner Timer mit 2 Kanälen und ein Watchdog-Timer
Integrierte Kommunikationsschnittstellen: CAN FD; zwei I2C; sechs SCI; zwei SPI
DMA-Steuerung; Taktgenerator; On-Chip-Oszillator; Interrupt-Controller
Zu den Safety-Funktionen gehören eine PWM-Ausgangsüberwachung, die den PWM-Ausgang abschaltet, wenn eine Fehlfunktion erkannt wird; Memory Protection Unit; ECC im SRAM, ADC-Selbsttest

Winning Combinations

Renesas hat den RA6T2 mit komplementären Komponenten kombiniert, die nahtlos zusammenarbeiten, um sog. Winning Combinations für die Motorsteuerung zu realisieren. Ein Beispiel für eine dieser Winning Combinations ist die BLDC-Traktionsmotorsteuerung, die auch den für die Motorsteuerung optimierten Smart Gate Driver RAA227063 von Renesas enthält.

Verfügbarkeit

20 RA6T2-MCUs sind ab sofort in fünf Gehäusevarianten erhältlich. Renesas bietet außerdem eine breite Palette von Entwicklungswerkzeugen an, darunter das RTK0EMA270S00020BJ Motor Control Kit, ein CPU-Board, ein Inverter-Board und ein GUI-Tool für die Motor Work Bench mit Echtzeit-Debugging und digitaler Oszilloskop-Funktion.