STM 32“不止于芯”，ST在數(shù)字電源領(lǐng)域的“定制化”設(shè)計(jì)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李誠）隨著電子科技的不斷發(fā)展，數(shù)字電源作為一種基于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的電源，它可以通過高效的數(shù)字控制方式，實(shí)現(xiàn)各種電壓、電流輸出的精確調(diào)節(jié)和穩(wěn)定性控制，具有更高的可編程性、自動(dòng)化程度和抗干擾能力，近年來在各大領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

在本月舉辦的“STM 32不止于芯”第六屆STM32中國峰會(huì)上，意法半導(dǎo)體中國區(qū)通用微型控制器市場部門韓旭同，就數(shù)字電源領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用、問題，展開了關(guān)于“STM32構(gòu)建數(shù)字電源新方案”的主題演講，并向大家介紹了數(shù)字電源對主控的需求，以及意法半導(dǎo)體目前針對數(shù)字電源領(lǐng)域，推出的一些定制化設(shè)計(jì)。

對于數(shù)字電源對主控的需求，韓旭同表示主要集中在CPU算力、ADC/PWM、通信接口和可靠性四個(gè)方面。例如，高算力CPU可以通過先進(jìn)的內(nèi)核、超高的主頻，以及高執(zhí)行效率和數(shù)字加速器，將數(shù)字電源從單一的模塊到系統(tǒng)性集成。高精度、多通道的ADC，以高精度PWM和靈活的輸出配置，可以在數(shù)字電源應(yīng)用實(shí)現(xiàn)更高的采樣精度、更快的控制響應(yīng)速度和更多的輸出互補(bǔ)。

意法半導(dǎo)體中國區(qū)通用微型控制器市場部門 韓旭同

針對這四大方面的需求，意法半導(dǎo)體的STM32數(shù)字電源平臺(tái)現(xiàn)已推出STM32F3、STM32G4和STM32H7三大系列產(chǎn)品線，涵蓋從入門級(jí)到高性能的全系列產(chǎn)品，確保數(shù)字電源在性能方面，實(shí)現(xiàn)最大可擴(kuò)展性與靈活性。

會(huì)議上韓旭同還多次強(qiáng)調(diào)，意法半導(dǎo)體STM32數(shù)字電源平臺(tái)與通用型MCU有著顯著的差別，STM32數(shù)字電源平臺(tái)針對數(shù)字電源應(yīng)用MCU的PWM和ADC進(jìn)行了加強(qiáng)，能夠提供更全面、更高精度的PWM支持和更多的ADC輸入通道。

這一定制化的設(shè)計(jì)，不僅提高了數(shù)字電源的穩(wěn)定性和精度，更為開發(fā)者提供了更多的硬件支持，幫助他們更加方便快捷地實(shí)現(xiàn)數(shù)字電源系統(tǒng)的開發(fā)和部署。

以STM32G474 MCU為例，STM32G474為意法半導(dǎo)體推出的高精度數(shù)字電源控制芯片，以Arm Cortex-M4為處理器內(nèi)核，主頻最高可達(dá)170MHz，支持浮點(diǎn)運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算加速器和高分辨率時(shí)鐘計(jì)時(shí)器（HRTIMer）。

其中，STM32G4平臺(tái)內(nèi)部的HRTIMer可同時(shí)發(fā)出12路PWM任意波，支持交叉互補(bǔ)或獨(dú)立工作模式。在不同電壓、溫度或制造偏差等情況下，HRTIMer始終可以實(shí)現(xiàn)精度高達(dá)184ps的PWM信號(hào)調(diào)制，為數(shù)字電源常用的圖騰柱PFC、交錯(cuò)型PFC、LLC等電路拓?fù)涮峁?fù)雜PWM支持，讓數(shù)字電源系統(tǒng)配置更加靈活。

另外，通過韓旭同介紹了解到，STM32G4系列MCU內(nèi)部配備的數(shù)學(xué)運(yùn)算加速器是一款獨(dú)立于CPU之外的硬件加速模塊。它可以在處理PFC、LLC等電路拓?fù)渲械腸os、sin、tan、平方根等三角函數(shù)運(yùn)算時(shí)，直接通過數(shù)學(xué)運(yùn)算加速器進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)算，不占用任何CPU資源，減輕CPU負(fù)擔(dān)。

值得注意的是，相比于軟件計(jì)算方式，使用數(shù)學(xué)運(yùn)算加速器在計(jì)算三角函數(shù)時(shí)，至少能夠帶來5倍的速度提升，且精確度高達(dá)10倍以上。在意法半導(dǎo)體的實(shí)際測試中，數(shù)學(xué)運(yùn)算加速器還可為電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用帶來約12%的環(huán)路控制速度提升。數(shù)學(xué)運(yùn)算加速器的加入不僅提高了數(shù)字電源的精度和效率，更為整個(gè)系統(tǒng)的性能提供了強(qiáng)有力的保障。



憑借著多年的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)積累，意法半導(dǎo)體在數(shù)字電源領(lǐng)域，不僅有著清晰的產(chǎn)品線，更為開發(fā)者構(gòu)建了完整的生態(tài)系統(tǒng)。該生態(tài)系統(tǒng)包括開發(fā)工具、參考設(shè)計(jì)、技術(shù)支持等諸多方面，涵蓋了從原型設(shè)計(jì)、樣片制造到批量生產(chǎn)的全套解決方案。在保證產(chǎn)品性能和質(zhì)量的同時(shí)，也大幅縮短了用戶的設(shè)計(jì)、調(diào)試時(shí)間和成本。

近年來，意法半導(dǎo)體也在積極推動(dòng)數(shù)字電源技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，不斷擴(kuò)展其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。相信在不久的將來，數(shù)字電源將在智能家居、智能辦公、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用，為人們的生活和工作帶來便捷與高效。