基于瑞薩RA6T2 MCU實現(xiàn)過電流保護功能

本篇介紹如何在使用RA-T系列芯片時，通過使用內(nèi)部比較器ACMPHS配合POE模塊，實現(xiàn)過電流保護，從而替代傳統(tǒng)的硬件保護電路，這樣可以降低項目的BOM成本。本篇文章以RA6T2為例，設置和使用方法適用于RA-T系列其他芯片和相關領域。

在電源和馬達相關應用中，具有一定的功率輸出和能量轉換，所以一般需要設計保護動作，從而確保在異常情況下，能夠緊急關閉輸出，停止系統(tǒng)，以保護設備和使用人員的安全。在新開發(fā)的5KW三相無橋PFC項目中，用MCU內(nèi)部的ACMPHS模塊配合POE，設計保護動作，這樣就替代了傳統(tǒng)過電流硬件保護電路，為客戶減少了硬件成本。

本系統(tǒng)的主要功能是將三相AC380V動力電壓轉化為DC700V直流電壓，供后續(xù)用電部件使用，設計使用功率可達5kw。系統(tǒng)框圖如下所示。

在如此高功率的應用場景下，需設計硬件比較電路，時刻監(jiān)控系統(tǒng)電流的大小。保證在電流異常情況下，能夠切斷系統(tǒng)控制輸出，停止系統(tǒng)運行。如采用MCU外部硬件設計實現(xiàn)，一般需要三套比較器電路。本應用中，由于三相電流參與算法調節(jié)控制，所以這三相電流是芯片必須進行采樣的AD信號?？蓪⑷?a target="_blank">電流采樣數(shù)據(jù)，同時輸入到MCU中三個內(nèi)部高速比較器中，疊加DAC模塊的配合，進行閾值設計，實現(xiàn)POE的保護動作。

本文建議使用FSP（關于FSP的使用介紹可在瑞薩官網(wǎng)上搜索資料作為參考）搭建程序框架。

（1）在工程的stack選項卡中，點擊添加高速比較器功能模塊單元，如下圖所示。由于在應用中需要對三相電流進行采樣，所以需要添加三個高速比較器功能模塊，通道分別選擇0、1、2。

在三個高速比較器模塊的屬性中，分別選擇三相電流AD輸入作為輸入信號源（IVCMP）。閾值電壓的設置部分的具體內(nèi)容，請參考下節(jié)內(nèi)容。

（2）如上圖所示，閾值電壓（IVREF）可采用內(nèi)部DA模塊生成，進一步降低外圍電路設計需求。DA模塊可同樣的通過FSP添加。

在DA模塊的屬性中進行設置，本應用中重點的設置包括通道號、數(shù)據(jù)格式和內(nèi)部輸出使能。

具體的DA輸出電壓值，可在初始化時，通過代碼具體設置。如下所示：（本文只展示功能設置過程，具體數(shù)值與系統(tǒng)設計有關，此處不展開說明）

R_DAC_Write（&g_dac0_ctrl，2860)；

R_DAC_Write（&g_dac1_ctrl，2860)；

R_DAC_Write（&g_dac2_ctrl，2860)；

（3）通過FSP添加POE保護模塊。

將內(nèi)部比較器輸出設置為POE輸入信號源，POE將根據(jù)比較器的結果，產(chǎn)生動作信號。

（4）在GPT模塊中設置POEG禁止輸出使能，在異常情況發(fā)生觸發(fā)時，切斷GPT的輸出信號。

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綜上，本文介紹了在使用RA-T系列芯片設計電機和電源相關項目時，使用MCU中的內(nèi)部比較器ACMPHS配合POE模塊可以實現(xiàn)系統(tǒng)保護功能，并展示了FSP設置所涉及到的關鍵步驟。可以最大限度地發(fā)揮瑞薩芯片的自身優(yōu)勢，為客戶提供更好的解決方案。