本篇介紹如何在使用RA-T系列芯片時,通過使用內部比較器ACMPHS配合POE模塊,實現過電流保護,從而替代傳統的硬件保護電路,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,以保護設備和使用人員的安全。在新開發的5KW三相無橋PFC項目中,用MCU內部的ACMPHS模塊配合POE,設計保護動作,這樣就替代了傳統過電流硬件保護電路,為客戶減少了硬件成本。
本系統的主要功能是將三相AC380V動力電壓轉化為DC700V直流電壓,供后續用電部件使用,設計使用功率可達5kw。系統框圖如下所示。
在如此高功率的應用場景下,需設計硬件比較電路,時刻監控系統電流的大小。保證在電流異常情況下,能夠切斷系統控制輸出,停止系統運行。如采用MCU外部硬件設計實現,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控制,所以這三相電流是芯片必須進行采樣的AD信號。可將三相電流采樣數據,同時輸入到MCU中三個內部高速比較器中,疊加DAC模塊的配合,進行閾值設計,實現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容,請參考下節內容。
(2)如上圖所示,閾值電壓(IVREF)可采用內部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、數據格式和內部輸出使能。
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,具體數值與系統設計有關,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。
將內部比較器輸出設置為POE輸入信號源,POE將根據比較器的結果,產生動作信號。
(4)在GPT模塊中設置POEG禁止輸出使能,在異常情況發生觸發時,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中的內部比較器ACMPHS配合POE模塊可以實現系統保護功能,并展示了FSP設置所涉及到的關鍵步驟。可以最大限度地發揮瑞薩芯片的自身優勢,為客戶提供更好的解決方案。
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原文標題:瑞薩RA-T系列芯片使用內部比較器和POE設置保護功能
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