Leistungsstarke Low Pin Count-Signalcontroller mit spezieller Motion Control Peripherie
Mit steigender Verbreitung von Motorsteuerungen steigt auch der Bedarf an effizienteren Systemen. Dies gilt vor allem für den Betrieb bürstenloser Gleichstrommotoren.
Die theoretisch höhere Effizienz bürstenloser Motoren gegenüber ihren bürstenbehafteten Pendants stellt sich nur dann ein, wenn die Möglichkeiten der Funktionsoptimierung voll ausschöpft werden können. Hierzu muss sich die Steuerung flexibel an die konstruktiven Besonderheiten des verwendeten Motortyps in Bezug auf die dynamischen Anforderungen der Zielanwendung anpassen lassen. Die ideale Basis hierfür bieten spezielle Echtzeit-Mikro- und Signalcontroller mit deterministischem Verhalten und dedizierter Motion Control-Peripherie.
Der digitale Signalcontroller dsPIC33FJ128MC802 ist ein leistungsstarker 16-Bit Controller mit 40-MIPS Rechenleistung und integriertem Digital Signal Processor (DSP) zur schnellen Abarbeitung mathematischer Berechnungen. Zur weiteren Beschleunigung der internen Signalverarbeitung stehen acht Direct Memory Access (DMA) Kanäle zur Verfügung, über die der direkte Zugriff auf den internen Dual Ported RAM (DRAM) möglich ist, ohne dass Datenbus oder arithmetrisch-logische Einheit (ALU) daran beteiligt wird. Diese Funktion wird vor allem bei der Abarbeitung großer Kommunikations-Stacks, wie (z.B. CANOpen, Profibus oder LIN) über die integrierten Schnittstellen, oder zum schnellen Abtasten analoger Signale für digitale Filter benötigt. Motion Control-Peripherie, Analog-Digital-Konverter (ADC) und weitere Peripherie-Module wie Capture/Compare, ECAN, UART, SPI oder I²C laufen ebenfalls als eigenständige Einheiten, die keine Beteiligung des Prozessorkerns erfordert.
Herzstück des Controllers ist jedoch der interne Interrupt-Controller. Er verknüpft die einzelnen Einheiten, deren Funktion und Status mit dem Rechenkern, in dem das Programm ausgeführt wird. 126 Interrupt-Vektoren aus 118 Quellen mit acht flexibel einstellbaren Prioritätsstufen erlauben dem Programmierer fein gestaffelte, laufzeitabhängige Zeitabläufe der einzelnen Aufgaben und Ereignisbehandlungen zu erstellen.
Die modifizierte Harvard Architektur verkürzt durch simultanen Zugriff auf Programm- und Datenspeicher die Verarbeitungszeiten. Das Reduced Instruction Set (RISC) sorgt dafür, dass über 90% der Anweisungen in einem einzigen Zyklus abgearbeitet werden. Diese Architektur ermöglicht die Erstellung taktgenauer Arbeitsabläufe und ist daher für Echtzeitanwendungen bestens geeignet.
Das Motion Control Interface des dsPICs bietet drei hochauflösende 16-Bit PWM-Kanäle mit jeweils zwei Ausgängen für die Ansteuerung von High- und Low-Side-MOSFET der Habbrücken In Motor Control-Leistungsstufen. Durch den Betrieb an einer gemeinsamen Zeitbasis werden Frequenz und Duty Cycle der einzelnen PWM-Kanäle automatisch synchronisiert. Ein weiterer, unabhängiger PWM-Kanal kann für Chopper-Betrieb oder die zusätzliche Steuerung einer PFC verwendet werden.
Um die Motorsteuerung zu vervollständigen, steht auch in den neuen Low-Pincount-Varianten der MC-Familie des dsPIC33FJ ein umfangreiches Quadrature Encoder Interface zur Erfassung von Signalen externer Positionsgeber, wie optische Decoder, 10- und 12-Bit A/D-Wandler und Komparatoren für die direkte Regelung und Notabschaltung zur Verfügung.
Um dem Formfaktor kompakter Single Chip-Inverter Rechnung zu tragen, stehen auch bei diesen dsPICs kleinste Bauformen wie das 6x6 mm kleine QFN-Package mit Temperaturbereichen von bis zu 125° C zur Verfügung.
