マイコン(MCU)

C2000 リアルタイム制御マイコン – 産業用ドライブ

産業用サーボと AC インバータ・ドライブ向け DesignDRIVE ソリューション

産業用ドライブとサーボ制御の評価と開発に以下を活用:

  • トルク、速度、位置で構成されたモーターのベクトル制御を使用する例
  • 複数の電流センス・トポロジ
  • アナログ / デジタル位置センサ・インターフェイス
  • フレキシブルなリアルタイム・コネクティビティ
  • 一連のプラットフォーム・リリース

DesignDRIVE 開発リソース

産業用ドライブのシステム・ソフトウェア

特長と利点:

  • 包括的なサポートにより開発期間を短縮
  • 高速電流ループ
  • 3 つの電流 / 電圧センス・オプション
  • 5 つの位置センサ・オプション
  • 過電流保護

主なアプリケーション・レポート

Computation and transforms
  • • Fast current loop implementation
       ‐ < 1.5 us on C28x at 200MHz
  • TMU-accelerated space-vector modulation, Park, Clarke
  • • Native PMSM support (portable to asynchronous machines)
  • • Scales from Piccolo™ F2807x to Deflino™ F2837xMCUs
Observer
Loop control
  • • Position, speed and torque control loops
  • • Cost-effective power circuit design
  • • Enables optimal profiles and move trajectories
Actuation and protection
  • • Highly configurable PWM
  • • Flexible on-chip routing of trip sources and qualifications
  • • High-resolution PWM
Sensing
  • • Drivers supporting concurrent Σ∆, fluxgate and shunt current sensing
  • • Programmable over current detection hardware
  • • 50ns prop delay protection—over current to PWM trip
Industrial communications
  • • CANOpen stacks (Third party)
  • • EtherCAT® stack (ETG)
Position manager technology
  • • On-chip master support for digital and analog position sensors: EnDat 2.2, BiSS-C, resolver, SIN/COS, incremental and more
  • • Example project showcasing use of each API command
  • • Analog sensor and absolute encoder performance results
Drive Control SOC
Right Block Diagram

高速電流ループ(FCL) 

C2000 が採用する高速電流ループのメリットは次のとおりです。 

  • 従来の電流ループの 3 倍を上回る帯域幅
  • 磁界方向制御(FOC)の処理時間が 500ns 未満
  • C2000 固有のサイクル・スキャベンジング・リソースおよびアーキテクチャを採用
  • サブサイクルの更新:PWM 出力をサンプリング後に最速で更新
  • PWM 周期あたり 2 回のサンプリング
  • ご自分で測定が可能:

産業用通信

TI の C2000™ リアルタイム制御マイコンが EtherCAT® スレーブ・ノードを搭載

  • ソリューション・サポートによりエンジニアリング期間を数ヵ月も短縮
  • controlSUITE に統合、IEC 61158 準拠のソフトウェア
  • データ処理システムの待ち時間を短縮
  • サーボ・モーター・ドライブやファクトリ・オートメーションに最適
  •  

Position Manager テクノロジー

特長と利点

  • カスタム・ソリューションに比べて、開発の手間を 10% 以上低減
  • システム・コストを最大 10% 低減
  • リファレンス・ハードウェアとサンプルのソフトウェアは準拠テスト済みで、将来性を考慮  
  • 次のような、最先端のアナログ/デジタル位置センサをサポート
    • リゾルバ
    • SIN/COS
    • QEP
    • BiSS-C
    • EnDAT2.2
センサの種類
速度
テストした長さ
分解能
C2000 マイコンでサポートされているデバイス
技術資料
TI ソリューション
インクリメンタル 最大 12,000rpm N/A エンコーダによって異なる

TMS320F2803x、TMS320F2806x、TMS320F2807x、TMS320F2837xS、TMS320F2837xD

ダウンロード C2000 eQEP モジュール
EnDat 2.2/2.1 8MHz 100m 最大 35 ビット TMS320F28379S、TMS320F28379D ダウンロード C2000 マイコン向け EnDat 2.2 アブソリュート・エンコーダ・マスタ・インターフェイスのリファレンス・デザイン
BiSS-C 5MHz 100m 最大 26 ビット TMS320F28379S、TMS320F28379D ダウンロード C2000 マイコン向け BiSS-C アブソリュート・エンコーダ・マスタ・インターフェイスのリファレンス・デザイン
T-Format(多摩川精機) 2.5MHz 100m 最大 24 ビット TMS320F28379S、TMS320F28379D ダウンロード C2000 マイコン向け、Tamagawa(多摩川精機)T-format アブソリュート・エンコーダ・マスタ・インターフェイスのリファレンス・デザイン
SIN/COS 最大 12,000rpm 1m <.0025º

TMS320F2807x、TMS320F2837xS、TMS320F2837xD1

ダウンロード 高精度位置補間機能付き Sin/Cos エンコーダへのインターフェイスのリファレンス・デザイン
リゾルバ > 3,000rpm 最大 1m >13.47ENOB(実効ビット数)

TMS320F2802x、TMS320F2807x、TMS320F2837xS、TMS320F2837xD1

ダウンロード C2000 リゾルバ/デジタル変換キット

1 This project can be ported to other C2000 MCU families, but has not been released via controlSUITE™ software at this time.

高性能、高精度で、スマートなセンシング

ADC

モーターの 3 相すべてと DC バスをジッタ 0 で高精度かつ同時にサンプリング

ADC 後処理

オンチップ・ハードウェアにより、ADC の ISR(割り込みサービス・ルーチン)の複雑さを緩和し、電流ループのサイクルを短縮

デルタ-シグマ・フィルタ・モジュール(SDFM)

TI の AMC1304 などの強化デルタ-シグマ変調器を使用してガルバニック絶縁を実現

多軸、複数レベルのフレキシブルな PWM

最大 16 組の ePWM

多軸または複数レベルのインバータ向けに、デッドバンドを設定したハイサイド / ローサイド PWM を生成可能

PWM 位相の関係とタイマの同期

時間ベースの高度な制御が可能:

  • 複数の PWM 波形の間で位相オフセットと時間同期を設定可能
  • 各 PWM 位相の値をサイクルごとに変更する機能をサポート

時間ベースの同期

  • 期間イベント/ゼロ・イベント/SYNCIN イベント/ソフトウェア同期イベント
  • ADC の SoC や割り込みの位置を微調整するため、またデルタ-シグマ・フィルタをリセットするためのロジック C と D の比較
  • トリップを分類する目的で、デジタル比較の際に使用できる複数の論理操作オプションを事前設定済み

高分解能 PWM の遷移

デューティ・サイクル、期間、デッド・バンドで 150ps のステップを実現し、位相オフセットは 99% 以上の精度

ワンショット・リロードとグローバル・リロード

シャドウ・レジスタを使用してアクティブなレジスタに複製

シャドウ・ロードの同期

  • 期間イベント/ゼロ・イベント/ソフトウェア同期イベント
  • 複数のモジュール間でのレジスタの同時更新

ダブル・バッファ形式(シャドウ)レジスタ

PWM レジスタの使用中に更新が可能で、同期ロードに対応

システム保護

アナログ・コンパレータ

オンチップ過電圧保護機能により、外部コンポーネントが不要になり、トリップを実施するためのパス全体をアナログで形成し、STO を生成することが可能です。検出からトリップ実施の時刻までの遅延はわずか 50ns。

デジタル比較

選択した論理式の評価が True になった場合にイベントが生成されます。トリップ・ゾーン入力、ePWM クロスバー、または入力クロスバーからの入力を受け入れます。PWM のトリップと同期、ADC のトリガ、割り込みの生成を実行します。

ePWM クロスバー

アナログ比較、ADC、デルタ-シグマ・フィルタ、キャプチャ、ADC 後処理の比較など、60 種類以上のトリップ・ソース(トリップの原因)をオンチップに搭載しています。

トリップ・ゾーン

ソフトウェアの介在なし(ISR:割り込みサービス・ルーチンの待ち時間なし)で PWM をシャットダウンするための 1 回の構成で済む高速なパスです。

産業用モーターのリアルタイム制御に最適な性能

最大 400MIPS の C28x

  • パイプライン全体を単一サイクルで実行
  • 単一サイクルの三角関数命令
  • 複素計算と FFT のアクセラレーション

最大 400MIPS の CLA

  • 複数の制御ループを独立して処理
  • 算術計算用に最適化
  • 高速割り込み応答

TMS320F2837xD マイコンは 200MHz で動作し、2 基の C28x と 2 基の CLA コプロセッサを搭載して合計 800MIPS を実現します。

TMU アクセラレーションが有効な Park(パーク)変換

C28x の性能チャート式
C28x の高速 CPU サイクル

TMU アクセラレーションが有効なリゾルバ角度計算

C28x の性能チャートの図
C28x の 7 倍高速な CPU サイクル

C28x による FOC(磁界方向制御)ループ

C28x の 2 倍高速な CPU サイクル

CLA リアルタイム・コプロセッサ

CLA リアルタイム・コプロセッサ

駆動制御向けに差別化された C2000 マイコンのアーキテクチャ

産業用ドライブ向けの機能安全

C2000 マイコンには、さまざまな関連資料があります。産業用ドライブの最終製品を対象とする幅広い規格に準拠した機能安全システムの開発に役立てることができます。