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基于东芝Cortex M3处理器的变频冰箱参考方案

导读: 基于东芝TX03 系列的变频方案最大的特点是VE 矢量引擎的硬件化,减少了大量的软件算法及计算运算时间,极大的提高了处理器的执行能力,在满足电机控制的同时并富有大量的运算结余可以用于其它需求。

  以传统开关控制的电机驱动方式消耗了全球近40%的电力,针对电机驱动效率的改善要求在现今全球化的节能浪潮下也越来越受到众多关注,国家新公布的“节能产品惠民工程”再一次将空调、洗衣机、家用电冰箱列为补贴对象。基于变频方式的电机驱动控制尽管可有效的提高能效比,但复杂的设计却是开发人员必须面对的一个不小挑战,而且为了辅助复杂的运算,此类方案多会使用一些昂贵的处理器,如数字信号控制器。东芝半导体最新基于ARM Cortex-M3 内核集成矢量控制引擎(Vector Engine)模块的TMPM374 微控制器和集成的智能驱动器模块(IPD)可协助设计人员克服上述问题。

  系统结构

 

图1 冰箱系统结构框图。

  如图1 展示的就是一个基于东芝TMPM374 和IPD TPD4135K 的冰箱控制系统结构框图。

  TMPM374 是东芝基于Cortex-M3 内核处理器TX03 家族系列的产品,在该系列中处理器内部均集成了硬件的矢量控制引擎(VE)模块,该矢量控制引擎模块将传统的电机复杂的矢量运算通过硬件替换,简化了开发难度,它的使用极大提高了电机控制系统的稳定及高效。

  功率器件TPD4135K 为东芝的3A 智能集成功率模块IPD(Intelligent PowerDevice),该器件最大支持电压500V,内部集成6 个IGBT 和3 个半桥驱动,同时也集成了半桥驱动的自举二极管、过压保护电路、过流保护电路、过温自动关断电路。因驱动信号可以直接支持5V 电平,适合MCU 直接驱动控制。

  TMPM374

  东芝基于ARM Cortex-M3内核的处理器, 最大支持80HMz 的运行频率,5V 工作电压,内部集成128K Flash 和6K RAM.MCU 内部同时也提供了上电复位电路(POR)、电压自动侦测(LVD)、内部可校准的高速RC 振荡电路、1 路UART/SPI、硬件编码盘输入、1 个拥有8 路输出/输入比较通道的16 位定时器、12 位分辨率的ADC,最大采样频率可达2us@(fADC=40MHz)、可编程马达控制驱动(PMD)、矢量运算引擎(VE)等丰富外设,可满足正常的电机驱动运算需求。

 

  Vector Engine

  TMPM374 用于电机驱动最大的优势在于其内部集成的矢量控制引擎(VE),该引擎是通过将FOC 运算模块用硬件的方式集成在芯片中,用户可不必关心FOC 运算的中间过程,通过直接调用矢量控制引擎(VE)计算得到的数值即可完成电机控制。

 

图2 矢量控制引擎(VE)结构。

 

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