IO devices Motor Control HMI Copyright Infineon Technologies 2011. All rights Page reserved. 2 Solar inverters Position detection SMPS UPS PLC Light Networks Power conversion
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CNC Copyright Infineon Technologies 2011. All rights Page reserved. 5
--POSIF A B (Index) Copyright Infineon Technologies 2011. All rights Page reserved. 6
--POSIF POSIF Copyright Infineon Technologies 2011. All rights Page reserved. 7
电机控制中的应用--POSIF POSIF增量编码器接口的输入输出信号 正转 反转 正反转切换 表征速度的周期值 Page 8
电机控制中的应用--POSIF POSIF增量编码器接口的低速防抖功能 能够有效消除低速抖 动的影响 使速度计 算更加平滑 Page 9
电机控制中的应用--POSIF POSIF和CCU4的联合应用示例1 位置计算 位置跟踪 整周计数 周期计数 脉冲周期捕获 速度计算 Page 10
电机控制中的应用--POSIF POSIF和CCU4的联合应用示例2 位置计算 位置跟踪 脉冲计数 捕获相邻脉 冲间的时间 速度计算周期 中断 启动 复位控制 Page 11
电机控制中的应用-- DSD 旋转变压器位置接口 Va Vs sin( t ) cos( ) 需要高频的正弦励磁信号(2~10KHz) 返回的两路正交信号需要解调 特点 旋变结构示意图 Vb Vs sin( t ) sin( ) 环境不敏感 系统成本较高 精度受限 应用领域 伺服控制系统 Vref 汽车 电力 冶金等 Va 航空航天 船舶 兵器等 Vb 0 90 180 270 360 Page 12
电机控制中的应用-- DSD 传统的旋变解决方案 激磁信号 $12.14 SPI或 反馈信号 旋变 增量码盘 接口 专用轴角变换芯片 微控制器 XMC4500的解决方案 激磁信号 反馈信号 旋变 $4.95 数据流信号 Delta-Sigma调制器 微控制器 Page 13
电机控制中的应用-- DSD DSD模块在旋变接口中的应用 XMC4500与旋变连接示意图 片上的励磁信号产生单元 两个DSD通道解调模块 DSD模块的内部结构 主滤波器(梳状) 辅助滤波器(梳状) 整形单元 载波发生器 积分器 比较极限检查 Page 14
电机控制中的应用-- DSD 解调后的余弦信号 正弦返回信号 解调过程示意图 解调后的正弦信号 计算得出的位置信号 Page 15
电机控制中的应用 Inter Connection ADC PFC ERU CCU4 CCU8 Inverter TACHO INT 2012-01-17 CCU4 ADC Copyright Infineon Technologies 2012. All rights reserved. 强大 灵活的 内联矩阵 Page 16
主要内容 电机控制 功率变换 光伏系统 工业自动化 人机界面 Page 17
功率变换中的应用 电网的无功补偿 IO输出控制 通讯 人机接口 3路电网电流的 同步采样 隔离传输 3相电压 同步采样 Page 18
功率变换中的应用--DSD 应用DSD模块 解决三相电网电流同步采样 隔 离 传输的问题 省去CPLD或FPGA等中间芯片 降低成本 减少编程的复杂程度 Page 19
功率变换中的应用 CCU8 AC/DC/AC的 背靠背 变换器的典型应用场合 统一潮流控制器 UPFC 传输机拖动系统 双馈电机风电系统 机车牵引系统 Page 20
功率变换中的应用 CCU8 CCU8 Slice y Capture Prescaler Input Selector Service Req Timer Concatenate Comp0 DT0 Output Mod. Comp1 DT1 Active/Passive Dither Page 21
功率变换中的应用 CCU8 Page 22
功率变换中的应用 HRPWM HRPWM在Buck电路中的应用 高速的模拟比较器 开关电源的电流和电压控制 Blanking mode防止开关的误关断 硬件的斜坡生成单元 峰值电流控制技术 减少软件的研发时间和降低复杂程度 电流/电压 传统的Buck控制电路 PWM输出 Page 23
功率变换中的应用 HRPWM HRPWM在Buck电路中的应用 CSG: 比较器 + 斜坡补偿 (DAC) HRC: 高精通道 两者可配合或独立运行 典型应用: 开关电源 电池管理 太阳能逆变器等 Current PWM HRPWM Page 24
主要内容 电机控制 功率变换 光伏系统 工业自动化 人机界面 Page 25
光伏逆变器主要结构类型 并联光伏电池模块 微逆变器 电网 电网 串联光伏电池模块 组串型/ 多重组串型 逆变器
XMC4500在光伏逆变器中的应用例图 Page 27
光伏逆变器对微控制器的要求 Page 28
XMC4500在光伏逆变器中的应用 运算 XMC4500运算能力 Cortex-M4内核 32位 CPU 工作频率120MHz 集成DSP指令集 单精度浮点运算单元(FPU) Cache提升Flash访问速度 Cache Flash 零等待周期 灵活的事件处理 嵌套矢量中断控制器(NVIC) 事件请求处理单元 (ERU) DMA 光伏主要算法
XMC4500在光伏逆变器中的应用 PWM 灵活的PWM生成单元 4 x CCU4, 2 x CCU8 丰富的PWM通道 多达48路PWM通道 灵活的比较模式 支持不同形式的PWM生成 对称/非对称PWM 单次/连续PWM 灵活死区时间生成 支持多种拓扑结构 传统半桥 全桥 三相全桥等 交错式PWM 移相全桥 三电平控制等 Page 30
XMC4500在光伏逆变器中的应用 交错升压PWM 交错式升压电源 纹波消除作用能够使工程师有选择性地减少组件 从而使设计受益 电感 输出电容和散热片等 Page 31
XMC4500在光伏逆变器中的应用 交错PWM 实现方式 CCU4/8的每个SLICE有自己独立Timer 可生成相移 PWM 波形 CCU8 带死区设置 每路PWM 波形的占空比可以分别进行设置 2012/6/29 Page 32
XMC4500在光伏逆变器中的应用 移相全桥 波形示意图 特点 适合高频工作 获得高效率 方便实现软开关 移相全桥式DC/DC拓扑结构图 Page 33
XMC4500在光伏逆变器中的应用 相移PWM实现 CCU8 硬件上支持 非对称PWM 非对称死区插入 Page 34
XMC4500在光伏逆变器中的应用 三电平控制 两电平与三电平结构 Page 35
XMC4500在光伏逆变器中的应用 三电平控制 两电平与三电平效率对比 NPC2拓扑在中频 开关效率最好 Page 36
XMC4500在光伏逆变器中的应用 三电平控制 PWM要求 CCU8 4个独立子单元 每个单元 输出2对互补的PWM信号 频率 占空比 死区可独立设定 可与其他子单元同步运行 仅需3个子单元即可生成12路PWM Page 37
XMC4500在光伏逆变器中的应用 模拟信号转换 SRADC) DC-DC电路信号测量 PV输入端电压 输入侧电流 对地绝缘检测 交错式电流采样 温升信号采样 DC-AC采样电路 DC-AC直流BUS电压采样 输出并网电流/电压采样 电网电压采样电路 取绝对值后送入MCU用于计算 过零翻转用于锁相 4个独立12位ADC 多达26个通道 转换速度<500nS Page 38
XMC4500在光伏逆变器中的应用 模拟信号转换 DSADC) XMC4500 DSD 特点 通过DS调制器易于电气隔离 高精度小信号读取 支持电阻直接采样 支持同时采样 通过抽取率调整适应动态幅度 例如直流偏置量读取 Page 39
XMC4500在光伏中的应用特点总结 特点 好处 单个CCU8模块支持三电平 各路PWM时基严 格同步 硬件实现 开发方便 避免了不同模块之间的 保护同步问题 提高可靠性 灵活的PWM移相方式 硬件支持非对称PWM 生成 移相方便 纯硬件实现 降低CPU负荷 CCU4支持抖动PWM 可以提高PWM分辨率 提升控制精度 片上集成了4通道DSD 实现高精度小信号测量 可以精确测量逆变器输出直流偏置分量 ADC结果 数据压缩滤波和FIR IIR 差分模 式 硬件处理 减小软件开销 减少软件干预 降低CPU负荷 4路独立的12位ADC 真正支持同步转换 可以同时测量多路电压和电流 得到精确的功 率计算结果 从而提高效率 完善的通讯接口 CAN USB USIC.) 方便光伏完成状态监控 故障检测 远程控制 数据采集 能源调度与分配 计量等 DAVE3 工具可视化编程 自动代码生成 缩短开发进程 Page 40
主要内容 电机控制 功率变换 光伏系统 工业自动化 人机界面 Page 41
XMC4500在工业自动化中的应用 10M/100M IEEE802.3 2000 IPv4 IPv6 支持IEEE1588 应用需求 器件特性 ISOFACE 通讯输入输出 SPI 最大20M 波特率,多片选信号 过程数据图像和代码 需要大量存储器 EBU扩展SDRAM 和FLASH 辅助芯片组路径 4数据线SPI 最大80M波特率 现场总线接口 CAN/Ethernet 即插即用 USB OTG 用户访问机器设置 SD/MMC Page 42
主要内容 电机控制 功率变换 光伏系统 工业自动化 人机界面 Page 43
HMI相关应用 HMI 需求 XMC4000资源 VGA图像处理 ARM Cortex-M4内核 最大180MHz 大容量存储器 EBU支持外扩存储器 如Burst FLASH, Cellular RAM, SDRAM or NAND NOR Flash 快速的通讯口进行数据交换 数据存 储等 支持有线连接的解决方案 符合CAN UART USB SD/MMC以及10/100M以太网等 多种外部设备串行连接 USIC模块方便串行接口连接各种外设 支持快速 QUADSPI 接口 (up to 80 MBaud) LCD controller 计划在XMC4700 加入 操作系统支持 DAVE3提供FreeRTOS SecureRTOS及其他操作系统端口 宽工作温度范围 Temperature ( 40 C to 125 C) 其他 Touch 和LED matrix Page 44
一颗 芯 无限域