Steuerschleifen parallel betreiben

Bild 4: Systemsteuereinheiten wie der ADSP-CM419F müssen in der Lage sein, merhere schnelle Steuerschleifen parallel zu betreiben.

Bild 4: Systemsteuereinheiten wie der ADSP-CM419F müssen in der Lage sein, mehrere schnelle Steuerschleifen parallel zu betreiben. Analog Devices

Die Systemsteuereinheiten, normalerweise eine Kombination aus MCUs, DSPs oder FPGAs, müssen in der Lage sein, mehrere schnelle Steuerschleifen parallel zu betreiben und außerdem die Sicherheitsfunktionen beherrschen. Gefragt ist ebenfalls Redundanz und eine große Zahl unabhängiger PWM-Signale, ADCs und I/Os. Mit dem ADSP-CM419F (Bild 4) können Entwickler beispielsweise einen Mixed-Signal-Dual-Core-Prozessor nutzen, um parallel mit Multi-Level-Leistungswandlungssystemen umzugehen, die hohe Leistung, hohe Dichte und Mixed-Switch-Fähigkeiten aufweisen.

Der Baustein enthält einen ARM-Cortex-M4-Prozessorkern mit Floating-Point-Einheit und arbeitet bei Frequenzen bis 240 MHz. Zusätzlich enthalten ist ein ARM-Cortex-M0-Prozessorkern für bis zu 100 MHz. Dies ermöglicht die Integration von Dual-Core-Safety-Redundanz in einen Chip. Der Hauptprozessor ist neben SRAM und Flash-Speicher mit Beschleuniger- und Peripheriefunktionen ausgestattet, die auf Leistungswandler-Steuerungen ausgelegt sind. Dazu zählen 24 unabhängige PWMs und ein Analogmodul, bestehend aus zwei 16-Bit-SAR-ADCs, einem 14-Bit-ADC auf einem M0-Kern und einem 12-Bit-DAC. Der Prozessor arbeitet an nur einer Versorgungsspannung und erzeugt eigene interne Spannungen mithilfe von internen Spannungsreglern und einem externen Pass-Transistor.

Die schnelle und genaue Spannungsmessung ist in Hochgeschwindigkeitsanwendungen unerlässlich. Sie lässt sich mit leistungsfähigen Σ/Δ-Modulatoren zweiter Ordnung wie beispielsweise dem AD7403 realisieren, der ein analoges Eingangssignal in einen schnellen (bis zu 20 MHz) Single-Bit-Datenstrom wandelt. Der Modulator akzeptiert ein differenzielles Eingangssignal von ±250 mV. Die Original-Information lässt sich mit einem geeigneten Digitalfilter rekonstruieren, um ein SNR von 88 dB bei 78,1 kSample/s zu erreichen.

Unterstützung für Entwickler

Damit Entwickler Leistungswandlerdesigns der nächsten Generation realisieren können, die leistungsfähig, zuverlässig und wettbewerbsfähig sind, hat Analog Devices verschiedene Hard- und Software-Entwicklungsplattformen entwickelt. Diese lassen sich sowohl zur Evaluierung der ICs als auch als Funktionsblock für das komplette System nutzen. Die Entwicklungsplattformen bilden das vollständige IC-Ökosystem zum Treiben von SiC- und GaN-Leistungswandlern der nächsten Generation ab. Zur Verfügung stehen Versionen wie isolierte Gatetreiber-Boards für Hochvolt- und Hochstrom-SiC-Leistungsmodule bis hin zu kompletten, bidirektionalen AC/DC-Wandlern, wobei auch die Software für den ADSP-CM419F eine Schlüsselrolle zum Steuern der SiC- und GaN-Schalter spielt.

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