Как добиться высокой эффективности и миниатюризации в двигателях

Энергоэффективность становится все более важной для решения глобальных экологических проблем и построения устойчивого общества, что делает энергосберегающие технологии еще более важными во всем мире. Двигатели часто потребляют наибольшее количество энергии в приложениях, поэтому мы можем легко снизить потери мощности и способствовать экономии энергии за счет высокоточного инверторного управления.

Для достижения этой цели компания Renesas разработала два новых микроконтроллера управления двигателем в семействе 32-битных микроконтроллеров RA с ядром Arm®. (Рис. 1) Линейка высокопроизводительных решений и компактных корпусов лучше всего подходит для потребительских, промышленных и других приложений, требующих высокоточного инверторного управления, несмотря на ограниченность системного пространства. Группы RA4T1 и RA6T3 позволяют снизить энергопотребление в различных приложениях, способствуют снижению энергопотребления и помогают улучшить глобальную окружающую среду.

Микроконтроллеры RA4T1 и RA6T3 оптимизированы для обеспечения баланса производительности, функциональности и цены для управления одним инвертором. Они оснащены ядром Arm® Cortex®-M33, работающим на частоте до 200 МГц (100 МГц для RA4T1), с функциями для реализации высокоточного управления инвертором, включая тригонометрический функциональный блок аппаратного ускорителя, 16-битный таймер, поддерживающий дополнительный выход ШИМ, 12-битный аналого-цифровой преобразователь со специальной 3-канальной функцией выборки и хранения, а также усилителем и компаратором с программируемым усилением. Функция безопасности для защиты цепи инвертора, функция включения выхода порта, также предусмотрена для отключения выхода ШИМ. Устройство USB 2.0 FS (только RA6T3), CAN FD и I3C, а также другие интерфейсы связи включены.

Группы RA4T1 и RA6T3 предлагают оптимальный баланс производительности, функциональности и цены и могут использоваться в широком спектре бытовых и промышленных приложений управления инверторами. Например, самый маленький корпус группы RA4T1 — это 32-контактный QFN размером 5 x 5 мм, который подходит для небольших электроинструментов. Более мощная группа RA6T3 может одновременно выполнять высокоскоростные функции управления и связи в реальном времени, что делает ее подходящей для таких приложений, как электронные велосипеды, где требуется управление двигателем и связь с панелью дисплея. Эти устройства также подходят для таких устройств, как пылесосы, индукционные плиты, стиральные машины, вентиляторы, насосы, инверторы общего назначения, термопринтеры и небольшие роботы.

Оценочная среда RA4T1 и RA6T3 включает в себя выбор интегрированных сред разработки, включая e² studio, Keil® MDK и IAR EWARM, которые можно использовать для всего семейства RA в целом. Для разработки встраиваемых систем с использованием семейства RA доступен пакет гибкого программного обеспечения (FSP), включающий BSP, драйвер HAL, промежуточное программное обеспечение для управления двигателем и различные встроенные ОС. FSP облегчает внедрение сложного программного обеспечения и способствует сокращению времени разработки программного обеспечения.

Мы предоставляем комплекты средств разработки управления двигателем MCK-RA4T1 и MCK-RA6T3 для облегчения оценки систем управления двигателем. В комплекты входят плата ЦП, плата инвертора, двигатель BLDC и пример кода, как описано ниже. Сама плата ЦП может использоваться для оценки периферийных функций MCU, а поскольку она оснащена разъемом Pmod, ее можно подключить к сенсорной плате, модулю беспроводной связи или другим устройствам, что обеспечивает превосходные возможности расширения.

Мы предоставляем инструмент поддержки разработки программного обеспечения QE for Motor, позволяющий легко выполнять настройки, настройку и анализ, необходимые для разработки программного обеспечения для управления двигателем в соответствии с рабочим процессом (вверху слева на рисунке 3). Это позволяет эффективно настраивать промежуточное программное обеспечение и драйверы двигателя при проверке диаграммы иерархической структуры (вверху справа на рисунке 3) в сочетании с FSP.

QE for Motor связано с инструментом поддержки разработки управления двигателем Renesas Motor Workbench. Это позволяет отображать сигналы управления двигателем на ПК, как на осциллографе, а переменные управления двигателем можно обновлять в графическом интерфейсе без остановки двигателя (рис. 3, внизу слева). Другими словами, инструмент QE for Motor обеспечивает бесперебойную разработку программного обеспечения и помогает сократить время разработки.