電源架構(gòu)微控制器PXS20的性能特點(diǎn)及應(yīng)用電路

飛思卡爾公司的PXS20是32位雙核雙發(fā)射器的電源架構(gòu)微控制器，滿足安全標(biāo)準(zhǔn)IEC61511和IEC61508（SIL3），能降低設(shè)計(jì)復(fù)雜性和減少所用的元件。雙發(fā)射級(jí)流水線核，可變長(zhǎng)度編碼（VLE），集成了存儲(chǔ)管理單元（MMU）和信號(hào)處理引擎，帶誤差檢測(cè)代碼的4KB指令緩存，主要用于消費(fèi)類電子，工業(yè)控制，太陽(yáng)能逆變器，機(jī)器人和馬達(dá)控制等。此處介紹了PXS20主要特性，方框圖，以及采用PXS20控制的太陽(yáng)能逆變器基本架構(gòu)，1kW，3kW，10kW和大于10kW以及微逆變器的太陽(yáng)能逆變逆變器。解決方案架構(gòu)圖。

PXS20系列32位PowerArchitecture?微控制器專門用于滿足安全標(biāo)準(zhǔn)IEC61511和IEC61508（SIL3）的要求。它通過將關(guān)鍵功能安全特性放在具有雙核，雙問題架構(gòu)的單個(gè)芯片上來降低設(shè)計(jì)復(fù)雜性和組件數(shù)量，該架構(gòu)可以在鎖步模式（冗余處理和計(jì)算）與解耦并行模式（獨(dú)立的內(nèi)核操作）之間靜態(tài)切換）。PXS20微控制器是SafeAssure解決方案。

PXS20系列微控制器是基于Power Architecture技術(shù)構(gòu)建的片上系統(tǒng)設(shè)備，并包含一些增強(qiáng)功能，可改善架構(gòu)在嵌入式應(yīng)用中的適應(yīng)性，并包括對(duì)數(shù)字信號(hào)處理（DSP）的附加指令支持。），并集成諸如增強(qiáng)的時(shí)間處理器單元，增強(qiáng)的排隊(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，控制器局域網(wǎng)和增強(qiáng)的模塊化輸入輸出系統(tǒng)等技術(shù)。

PXS20系列32位微控制器是集成安全控制器中的最新成果。PXS20系列的高級(jí)且經(jīng)濟(jì)高效的主處理器內(nèi)核符合Power Architecture嵌入式類別。它以高達(dá)120 MHz的速度運(yùn)行，并提供針對(duì)低功耗進(jìn)行了優(yōu)化的高性能處理。它利用了當(dāng)前Power Architecture設(shè)備的可用開發(fā)基礎(chǔ)架構(gòu)，并得到軟件驅(qū)動(dòng)程序，操作系統(tǒng)和配置代碼的支持，以協(xié)助用戶實(shí)施。

PXS20主要特性：

?高性能e200z4d雙核

– 32位PowerArchitecture?技術(shù)CPU

–核心頻率高達(dá)120 MHz

–雙發(fā)行的五級(jí)流水線內(nèi)核

–可變長(zhǎng)度編碼（VLE）

–內(nèi)存管理單元（MMU）

–帶有錯(cuò)誤檢測(cè)代碼的4 KB指令高速緩存

–信號(hào)處理引擎（SPE）

?可用內(nèi)存

- 1 MB閃存ECC

- 128 KB的片上SRAM，帶有ECC

-內(nèi)置RWW能力EEPROM仿真

?SIL3 / ASILD創(chuàng)新的安全理念：鎖步模式和故障安全保護(hù)

的球關(guān)鍵組件（例如CPU內(nèi)核，eDMA，交叉開關(guān)）的復(fù)制（SoR）

–故障收集和控制單元（FCCU）

–連接到FCCU的SoR的輸出上的冗余控制和檢查器單元（RCCU）

–硬件觸發(fā)的

啟動(dòng)時(shí)內(nèi)置內(nèi)存自測(cè)（MBIST）和邏輯（LBIST）–啟動(dòng)時(shí)內(nèi)置自測(cè)用于軟件觸發(fā)的ADC和閃存

–復(fù)制安全性增強(qiáng)的看門狗

–復(fù)制結(jié)溫傳感器

–不可屏蔽中斷（NMI）

– 16區(qū)存儲(chǔ)保護(hù)單元（MPU）

–時(shí)鐘監(jiān)視單元（CMU）

–電源管理單元（PMU）

–循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）單元

?解耦并行模式，可高效使用復(fù)制核

?Nexus Class 3+接口

?中斷

–復(fù)制的16優(yōu)先級(jí)控制器

–復(fù)制的16通道eDMA控制器

?可以分別編程為輸入，輸出或特殊功能的GPIO

?三個(gè)6通道通用eTimer單元

?2個(gè)Flex PWM單元

–每個(gè)模塊4個(gè)16位通道

?通信接口

– 2個(gè)LINFlexD通道

– 3具有自動(dòng)芯片選擇生成功能的DSPI通道

– 2個(gè)帶有32個(gè)消息對(duì)象的FlexCAN接口（2.0B有效）

FlexRay模塊（V2.1版本A），帶有2個(gè)通道，64個(gè)消息緩沖區(qū)和高達(dá)10 Mbit / s的數(shù)據(jù)速率

?兩個(gè)12-位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）

– 16個(gè)輸入通道

–可編程交叉觸發(fā)單元（CTU），用于將ADC的轉(zhuǎn)換與定時(shí)器和PWM同步

?正弦波發(fā)生器（帶低通濾波器的D / A）

?片上CAN / UART自舉程序

?3.0 V至3.6 V單電源

?環(huán)境溫度范圍–40℃至125℃

?結(jié)溫范圍–40℃至150 ℃

PXS20目標(biāo)應(yīng)用：

消費(fèi)者：

鍋爐加熱控制工業(yè)

可編程邏輯控制（PLC）

輸入輸出控制（I / O控制）

離網(wǎng)太陽(yáng)能逆變器

商用太陽(yáng)能逆變器

住宅太陽(yáng)能逆變器

無人駕駛汽車（地面，空氣，水）

運(yùn)動(dòng)控制

過程控制

機(jī)器人機(jī)械手

機(jī)器人手臂

醫(yī)療/保健

麻醉

機(jī)監(jiān)護(hù)儀 通氣機(jī)和呼吸

機(jī)電機(jī)控制

步進(jìn)電機(jī)

圖1。PXS20

控制的太陽(yáng)能逆變器PXS20控制的太陽(yáng)能

逆變器

如今，對(duì)綠色能源的需求非常強(qiáng)勁。滿足這種需求的一種可能的選擇是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能。此過程由光伏（PV）太陽(yáng)能電池板支持，該太陽(yáng)能電池板會(huì)產(chǎn)生各種DC輸出電壓和輸出功率。

在從直流電到交流電的轉(zhuǎn)換中，專用的逆變器為太陽(yáng)能電池板保持正確的工作點(diǎn)，以最大程度地利用太陽(yáng)能。飛思卡爾半導(dǎo)體基于PowerArchitecture?技術(shù)構(gòu)建的處理器非常適合于控制此類逆變器。飛思卡爾提供了許多基于Power Architecture技術(shù)的PX微控制器產(chǎn)品組合，用于電源管理和電機(jī)控制應(yīng)用。這些設(shè)備的目標(biāo)產(chǎn)品組合包括消費(fèi)，工業(yè)和其他市場(chǎng)。PX系列電源架構(gòu)設(shè)備中的一個(gè)微控制器可以控制整個(gè)三相逆變器的各種配置和輸出功率。

圖2.太陽(yáng)能晶體逆變器基本架構(gòu)圖

圖3.采用H橋拓?fù)涞奶?yáng)能渦輪逆變器的PWM連接示意圖

該演示器使用標(biāo)準(zhǔn)的PXS20控制器板和可支持H橋或H5拓?fù)涞娜嗄孀兤?a href="http://ttokpm.com/analog/" target="_blank">模擬板。每相的輸入由隔離的15V DC電源表示（替換此演示器中的太陽(yáng)能電池板）?？刂坪蜏y(cè)量電路可以由分離的DC電源或相電源之一供電。

圖4.太陽(yáng)能晶體逆變器演示板外形圖

圖5.小于1kW的太陽(yáng)能渦輪逆變器解決方案

圖6.小于3kW的太陽(yáng)能同軸逆變器解決方案

圖7.小于10kW的太陽(yáng)能渦輪逆變器解決方案

圖8.大于10kW的太陽(yáng)能渦輪逆變器解決方案

圖9.太陽(yáng)能微逆變器解決方案

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