主页 微控制器 (MCU) C2000 实时控制 MCU

微控制器 (MCU)

C2000 实时控制 MCU – 工业驱动

适用于工业伺服和交流逆变器驱动的 DesignDRIVE 解决方案

工业驱动器开发的基础构建块

  • 经过硬件和软件优化的磁场定向扭矩控制
  • 灵活的转子位置反馈
  • 多种电流检测技术和隔离架构
  • 灵活的实时连接,适用于工业通信
  • IEC 61508 功能安全支持

DesignDRIVE 开发资源

C2000 工业驱动器控制 SOC

工业驱动系统软件

特性和优势:

  • 全面的支持可节省开发时间
  • 快速电流环路
  • 3 个电流/电压检测选项
  • 5 个位置传感器选项
  • 过流保护

Computation and transforms
  • • Fast current loop implementation
    • < 1.0 µs on C28x at 200MHz
  • TMU-accelerated space-vector modulation, Park, Clarke
  • Multi-axis support
  • • Scales from F28004x to F2838x series of C2000 MCUs
Observer (optional)
  • • Virtual rotor position feedback
  • • Sliding mode or FAST™ observers
Loop control
  • • Position, speed and torque control loops
  • • Cost-effective power circuit design
  • • Enables optimal profiles and move trajectories
Actuation and protection
  • • Immediate update mode 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
  • EtherCAT® stack (ETG)
  • • LWIP Ethernet
  • • CANOpen stacks (Third party)
Rotor and load position feedback
  • • Position sensor master examples
    • Digital: EnDat 2.2, BiSS-C, Tamagawa T-format, incremental
    • Analog: resolver, SIN/COS
  • • Configurable logic block to customize examples
  • • Performance test results
Drive Control SOC
Right Block Diagram

快速电流环路 (FCL)

FCL 利用独特的硬件并行处理和软件周期清理技术,使用 C2000 MCU 生成最优化的 FOC 软件示例。

FCL 的优点包括:

  • 带宽为传统电流环路带宽的三倍以上
  • FOC 扭矩控制处理时间小于 500 ns
  • 子周期 PWM 更新
  • 每个 PWM 周期的电流反馈采样速率加倍
  • 包括环路响应测量工具

工业通信

TI C2000 实时控制 MCU 为 EtherCAT、以太网和 CAN 提供了灵活的选项。

EtherCAT 选项包括

1.      在 TMS320F28388D 上集成了 EtherCAT

下载 TMS320F28388D EtherCAT 从站堆栈解决方案 

2.      外部 EtherCAT 控制器,具有任何通过 EMIF 或 SPI 进行通信的 C2000

下载 EtherCAT 从站堆栈解决方案

查看 EtherCAT 参考设计 

3.     连接到 Sitara™ 微处理器的接口,可提供多协议支持 

位置管理器技术

特性和优势

  • 节省开发工作并降低系统成本
  • 带有示例软件的参考硬件 
  • 支持主要的模拟和数字位置传感器,包括:
    • 旋转变压器
    • SIN/COS
    • QEP
    • 绝对编码器
      • BiSS-C
      • EnDAT2.2
      • Tamagawa t-format
  • 作为库提供的绝对编码器,或者使用可配置逻辑块定制示例:
传感器类型
速度
测试长度
分辨率
C2000 MCU 支持的器件
技术文档
TI 解决方案
增量 ~ 12,000rpm 不适用 取决于编码器

TMS320F2803x,TMS320F2806x,

TMS320F28004x,

TMS320F2807x,TMS320F2837xS,

TMS320F2837xD

下载 C2000 eQEP 模块
EnDat 2.2/2.1 8MHz 100 m 高达 35 位 查看支持 CLB 的所有器件 下载 适用于 C2000 MCU 的 EnDat 2.2 绝对编码器主接口参考设计
BiSS-C 5MHz 100 m 高达 26 位 查看支持 CLB 的所有器件 下载 适用于 C2000 MCU 的 BiSS-C 绝对编码器主接口参考设计
T-Format (Tamagawa) 2.5MHz 100 m 高达 24 位 查看支持 CLB 的所有器件 下载

适用于 C2000 MCU 的 Tamagawa T-Format 绝对编码器主接口参考设计

基于 CLB 工具的示例

SIN/COS ~ 12,000rpm 1m <0.0025º

TMS320F28004x

TMS320F2807x,TMS320F2837x,

TMS320F2838x

下载 具有高分辨率位置内插的正弦/余弦编码器接口参考设计
旋转变压器 > 3,000rpm ~1m >13.47 ENOB 任何 C2000 MCU 下载 C2000 旋转变压器数字转换套件

高性能、高精度和智能感应

ADC

对全部三个电机相位和直流总线进行精准并行取样,且具有零抖动

ADC 后处理

片上硬件将降低 ADC ISR 复杂度;缩短电流环路周期

Σ-Δ 滤波器模块 (SDFM)

借助增强的 ΔΣ 调制器(如 TI 的  AMC1304

)实现电隔离。

多轴、多级且灵活的 PWM

多达 16 对 ePWM

可生成适合多轴或多级逆变器的高侧/低侧 PWM 死区

PWM 相位关系和计时器同步

实现基于时间的高级控制:

  • PWM 波形之间可配置的相位偏移和时间同步
  • 支持每个 PWM 相位值的逐周期调制

时基同步开启

  • 周期事件/零事件/SYNCIN 事件/软件同步事件
  • 通过比较逻辑 C 和 D 获得更精确的 ADC SOC 定位、中断或者重置 Σ∆ 滤波器
  • 数字比较中预先配置的逻辑运算选项可以限定跳变

高分辨率 PWM 转换

为占空比、周期、死区以及相位偏移提供 150ps 的步长,精度提高 99%

一次性和全局重新加载

将影子寄存器转换为活动寄存器

影子加载同步开启

  • 周期事件/零事件/软件同步事件
  • 跨模块同步进行寄存器更新

双缓冲(影子)寄存器

在使用 PWM 寄存器时允许更新;同步加载

系统保护

模拟比较器

提供片上过压保护,因此无需外部组件;完全模拟跳闸路径;生成了 STO 50ns 跳闸检测时间!

数字比较

当选定的逻辑评估为真时,生成事件。自跳闸区输入、ePWM 交叉开关矩阵或输入交叉开关矩阵的输入。跳闸和同步 PWM、触发 ADC 并生成中断。

ePWM 交叉开关矩阵

超过 60 个片上跳闸源,包括模拟比较、ADC、SD 滤波器、捕获和 ADC 后处理比较。

跳匣区域

是一个快速的一次性配置路径,可关闭 PWM 而无须软件干预(无 ISR 延迟)

可配置性

可配置逻辑块 (CLB)

借助 CLB 外设,您可以扩充现有的 C2000 外设并实施自定义逻辑。 这样,您就可以将关键功能集成到单个 C2000 MCU 中,并减小尺寸或者完全省去 FPGA、CPLD 或外部逻辑组件。  

CLB 支持的设计包括:

  • 用于实现可靠性和安全性的高级 PWM 保护方案
  • 复杂 PWM 生成、突发模式 PWM 和周期性消隐
  • 复杂信号捕获和序列检测
  • 基于逻辑的滤波器和信号调节
  • 任务评测和时间阈值监控
  • 高度定制的通用输出
  • 脉冲序列输出
  • 绝对编码器接口
CLB 集成

系统与 CLB 集成

CLB 概述图

CLB 与片上外设互连

支持实现实时工业电机控制的性能

高达 400 C28x MIPS

  • 跨管线单周期执行
  • 单周期三角学指令
  • 复杂数学、FFT 加速

高达 400 CLA MIPS

  • 多控制环路单独处理
  • 专为数学运算进行了优化
  • 快速中断响应

TMS320F2837xD MCU 在 200 MHz 下具有两种 C28x 和两种 CLA 协处理器,可提供总计 800 MIPS。

TMU 加速 Park 变换

C28x 性能图公式
C28x CPU 周期更快

TMU 加速旋转变压器角度

C28x 性能图表
C28x CPU 周期快 7 倍

C28x 字段定向控制环路

C28x CPU 周期快 2 倍

CLA 实时协处理器

CLA 实时协处理器

工业驱动器的功能安全

C2000 MCU 具有各种配套资料,可帮助您开发功能安全且符合面向工业驱动器内最终产品的各种标准的系统。