So erreichen Sie hohe Effizienz und Miniaturisierung in Motoranwendungen

Energieeffizienz wird immer wichtiger, um globale Umweltprobleme zu lösen und eine nachhaltige Gesellschaft zu verwirklichen, wodurch energiesparende Technologien weltweit immer wichtiger werden. Motoren verbrauchen in Anwendungen oft die größte Menge an Strom, sodass wir Leistungsverluste leicht reduzieren und durch hochpräzise Wechselrichtersteuerung zu Energieeinsparungen beitragen können.

Um dies zu erreichen, hat Renesas zwei neue Motorsteuerungs-MCUs der RA-Familie von 32-Bit-Mikrocontrollern mit Arm®-Kern entwickelt. (Abbildung 1) Die Reihe leistungsstarker Lösungen und kompakter Pakete eignet sich am besten für Verbraucher-, Industrie- und andere Anwendungen, die trotz Platzbeschränkungen im System eine hochpräzise Wechselrichtersteuerung erfordern. Die Gruppen RA4T1 und RA6T3 ermöglichen einen geringeren Stromverbrauch in verschiedenen Anwendungen, tragen zu einem geringeren Energieverbrauch bei und tragen zur Verbesserung der globalen Umwelt bei.

Die MCUs RA4T1 und RA6T3 sind für ein ausgewogenes Verhältnis von Leistung, Funktionalität und Preis für die Steuerung eines einzelnen Wechselrichters optimiert. Diese sind mit einem Arm® Cortex®-M33-Kern ausgestattet, der mit bis zu 200 MHz (100 MHz für RA4T1) arbeitet und über Funktionen zur Realisierung einer hochpräzisen Wechselrichtersteuerung verfügt, einschließlich trigonometrischer Hardware-Beschleuniger-Funktionseinheit, 16-Bit-Timer, der komplementäre PWM-Ausgabe unterstützt, 12-Bit-A/D-Wandler mit dedizierter 3-Kanal-Sample & Hold-Funktion sowie programmierbarem Verstärkungsverstärker und Komparator. Eine Sicherheitsfunktion zum Schutz des Wechselrichterschaltkreises, eine Port-Ausgangsfreigabefunktion, ist ebenfalls vorhanden, um den PWM-Ausgang abzuschalten. Im Lieferumfang sind unter anderem USB 2.0 FS-Gerät (nur RA6T3), CAN FD und I3C enthalten.

Sowohl die RA4T1- als auch die RA6T3-Gruppe bieten das optimale Gleichgewicht zwischen Leistung, Funktionalität und Preis und können in einer Vielzahl von Wechselrichtersteuerungsanwendungen für Verbraucher und Industrie eingesetzt werden. Das kleinste Gehäuse der RA4T1-Gruppe ist beispielsweise ein 5 x 5 mm großes 32-Pin-QFN, das für kleine Elektrowerkzeuge geeignet ist. Die leistungsstärkere RA6T3-Gruppe kann Hochgeschwindigkeits-Echtzeitsteuerungs- und Kommunikationsfunktionen gleichzeitig ausführen und eignet sich daher für Anwendungen wie E-Bikes, die eine Motorsteuerung und Kommunikation mit einem Anzeigefeld erfordern. Diese Geräte eignen sich auch für Anwendungen wie Staubsauger, Induktionsherde, Waschmaschinen, Ventilatoren, Pumpen, Allzweck-Wechselrichter, Thermodrucker und kleine Roboter.

Die Evaluierungsumgebung RA4T1 und RA6T3 umfasst eine Auswahl integrierter Entwicklungsumgebungen, darunter e² Studio, Keil® MDK und IAR EWARM, die allgemein für die gesamte RA-Familie verwendet werden können. Für die Entwicklung eingebetteter Systeme mit der RA-Familie steht das Flexible Software Package (FSP) zur Verfügung, das BSP, HAL-Treiber, Middleware für die Motorsteuerung und verschiedene eingebettete Betriebssysteme umfasst. FSP erleichtert die Implementierung komplexer Software und trägt zur Verkürzung der Softwareentwicklungszeit bei.

Für die einfache Evaluierung von Motorsteuerungssystemen bieten wir die Motorsteuerungs-Entwicklungskits MCK-RA4T1 und MCK-RA6T3 an. Die Kits umfassen eine CPU-Karte, eine Wechselrichterplatine, einen BLDC-Motor und Beispielcode, wie unten beschrieben. Das CPU-Board allein kann zur Evaluierung von MCU-Peripheriefunktionen verwendet werden. Da es mit einem Pmod-Anschluss ausgestattet ist, kann es mit einem Sensorboard, einem drahtlosen Kommunikationsmodul oder anderen verbunden werden, was eine hervorragende Erweiterbarkeit bietet.

Wir bieten das QE for Motor Software Development Support Tool für die einfache Bedienung von Einstellungen, Abstimmungen und Analysen an, die für die Entwicklung von Motorsteuerungssoftware gemäß dem Arbeitsablauf erforderlich sind (oben links in Abbildung 3). Es ermöglicht eine effiziente Konfiguration von Motor-Middleware und Treibern bei gleichzeitiger Überprüfung des hierarchischen Strukturdiagramms (oben rechts in Abbildung 3) in Verbindung mit FSP.

QE for Motor ist mit einem Tool zur Unterstützung der Motorsteuerungsentwicklung verknüpft, der Renesas Motor Workbench. Dadurch können Motorsteuersignale auf einem PC wie ein Oszilloskop angezeigt und Motorsteuervariablen auf der GUI aktualisiert werden, ohne den Motor anzuhalten (Abb. 3, unten links). Mit anderen Worten: Das QE for Motor-Tool ermöglicht die Softwareentwicklung in einer nahtlosen Umgebung und hilft, die Entwicklungszeit zu verkürzen.

Darüber hinaus finden Sie in der folgenden Liste Beispielcode für die Motorsteuerung, der mit dieser Umgebung und diesen Anwendungshinweisen funktioniert. Weitere Optionen werden in Zukunft weiterhin hinzugefügt.

Anwendungshinweise:

Wir empfehlen dringend, die Entwicklungskits MCK-RA4T1, MCK-RA6T3 und das Entwicklungsunterstützungstool für Motorsteuerungssoftware QE für Motor auszuprobieren. Wir sind zuversichtlich, dass Sie die Benutzerfreundlichkeit dieser Entwicklungsumgebungen zu schätzen wissen und sich selbst davon überzeugen werden, dass die MCUs RA4T1 und RA6T3 in Motorsteuerungssystemen hervorragende Leistungen erbringen. Teilen Sie uns Ihre Erfahrungen mit den Tools mit.

Weitere Informationen, einschließlich technischer Dokumentation und Muster, finden Sie auf den Produkt- und Kit-Seiten:

Erfolgreiche Kombinationslösungen

Um die Entwicklung von Motorsteuerungen weiter zu vereinfachen, bieten wir auch Winning-Combination-Lösungen an, die komplementäre Renesas-Produkte wie Gate-Treiber und Stromversorgungs-ICs verwenden.

Zusätzlich zu Arm®-Kern-basierten MCUs bietet Renesas auch verschiedene Plattformoptionen zur Unterstützung einer Vielzahl von Motorsteuerungsanwendungen. Die RISC-V ASSP-MCUs bieten eine Komplettlösung für Benutzer, die auf der RISC-V-Plattform entwickeln. Vorentwickelte Anwendungssoftware wird bei der Herstellung im Werk auf dem Gerät programmiert, wobei spezieller Anwendungscode von IDHs (unabhängigen Designhäusern) entwickelt wurde und es Benutzern ermöglicht, anspruchsvolle feldorientierte Motorsteuerungsfunktionen ohne Aufwand in Bezug auf Entwicklung, Tests und Validierung hinzuzufügen Implementierung.

Darüber hinaus ist die RX26T-MCU ideal für Benutzer, die auf der proprietären Renesas-Plattform entwickeln. Durch die Verwendung des gleichen Motorsteuerungskits wie bei RA-MCUs können Benutzer die Entwicklung problemlos über verschiedene Plattformen hinweg skalieren.

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