RX62T微控制器和功率器件相結(jié)合的電機控制解決方案

本文介紹了 RX62T 微控制器和功率器件相結(jié)合以提供電機控制解決方案。它簡要描述了逆變器控制方法的實施，以提高電器的能效，提供高處理性能和靈活性功能，以及通過使用 RX62T 微控制器實施 PFC 來減少不需要的諧波。

對停止全球變暖的必要性等環(huán)境問題的認(rèn)識不斷提高，不僅關(guān)注減少電力消耗（能源效率），而且關(guān)注增強太陽能和其他產(chǎn)生能量的系統(tǒng)（能源發(fā)電）以及改善儲存能量的系統(tǒng)（儲能）。實施解決方案的一項關(guān)鍵技術(shù)是逆變器控制及其相關(guān)應(yīng)用。RX62T 32 位微機 (MCU) 組提供增強的逆變器控制功能等。這些多功能設(shè)備不僅能夠執(zhí)行非常高效的電機控制，而且當(dāng)芯片與 MOSFET 或其他功率設(shè)備一起使用時，它們還可以提高最終產(chǎn)品的能效。

實施逆變器控制方法使電器更節(jié)能

逆變器（DC-AC 電源轉(zhuǎn)換器）的使用正變得越來越普遍，專注于從火車和工業(yè)設(shè)備到家用電器等一系列領(lǐng)域的節(jié)能應(yīng)用。由于逆變器控制的驅(qū)動系統(tǒng)僅提供與負(fù)載所需的電力一樣多的電力，因此電力損耗低，這通常會帶來更好的能源效率。在家電領(lǐng)域，洗衣機、空調(diào)、冰箱等產(chǎn)品耗電量大，對變頻控制的要求尤為嚴(yán)格。

提供高處理性能和靈活的功能

RX62T 組中的 32 位微型計算機具有增強的電機控制功能，可簡化無傳感器矢量控制應(yīng)用。它們在 100MHz 下運行時可實現(xiàn) 165DMIPS 的性能，并包含一個內(nèi)置浮點單元 (FPU)。這種處理性能是 SH-2 RISC 芯片 (SH7149) 的 1.6 倍，盡管功耗降低了 40%，但可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。例如，最新的洗衣機和烘干機除了驅(qū)動洗衣機滾筒的電機外，還包括用于烘干功能的鼓風(fēng)機電機和熱泵。在這種類型的家用電器中，RX62T MCU 簡化了電子設(shè)備，因為這個驅(qū)動多個功率設(shè)備的芯片可以對所有三個電機執(zhí)行矢量控制（見圖 1）。

洗衣機和烘干機的應(yīng)用示例。單個 RX62T MCU 與 MOSFET 和 IGBT 相結(jié)合，以提高電源效率。

將 RX62T MCU 與功率器件組合，實現(xiàn)逆變器控制的整體解決方案

設(shè)計降低功耗的控制系統(tǒng)不僅僅需要選擇最佳的 MCU 來實現(xiàn)復(fù)雜的電機控制；選擇合適的功率器件對于許多應(yīng)用也至關(guān)重要。當(dāng) RX62T MCU 與功率器件（例如用于低功率電機的 MOSFET 或用于涉及更大功率的應(yīng)用的 IGBT）結(jié)合使用時，它們的優(yōu)勢將得到增強。圖 1 所示的典型洗衣設(shè)備設(shè)計說明了這一點。

瑞薩電子計劃提供的直流電機控制演示板提供了當(dāng) RX62T 芯片與正確的電源設(shè)備結(jié)合使用時可用的節(jié)能指示。該板將 RX62T MCU 與 RJK0654DPB 相結(jié)合，RJK0654DPB 是一款低損耗功率 MOSFET，就其額定電壓而言屬于第十代產(chǎn)品（參見圖 2）。RJK0654DPB 使用 0.18?m 工藝技術(shù)來最小化導(dǎo)通電阻和柵漏電容。事實上，它的性能指標(biāo)（由導(dǎo)通電阻和柵漏電容的乘積計算）比八代器件好60%。該 MOSFET 具有采用無線配置的小型封裝，可實現(xiàn)低熱阻和電阻。

演示板采用三分流設(shè)計，支持無刷直流電機，可通過USB連接PC，方便顯示和修改板的直流電機控制參數(shù)。提供示例軟件代碼、電路圖和電路板布局?jǐn)?shù)據(jù)。雖然演示板包含一個 MOSFET，但它也可以容納其他功率器件，例如 IGBT，因此工程師可以使用最適合應(yīng)用的電子配置快速開始開發(fā)和測試。

通過使用 RX62T 實施 PFC 來減少不需要的諧波

除電機控制外，RX62T MCU 的逆變器控制功能還可用于功率因數(shù)校正 (PFC) 等應(yīng)用。隨著全球諧波管理標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，PFC 控制變得越來越重要。
執(zhí)行 PFC 控制的兩種方法是部分開關(guān)法和有源濾波器法。部分開關(guān)方法具有簡單的電路，但在低負(fù)載運行時難以滿足諧波標(biāo)準(zhǔn)。相比之下，有源濾波方式電路更復(fù)雜，可以滿足全范圍負(fù)載的標(biāo)準(zhǔn)，并允許升壓線圈、電容器和其他組件更小。

RX62T MCU 可以通過軟件實現(xiàn)部分開關(guān)式的簡單 PFC 控制。對于用作有源濾波器 PFC 方法的大功率應(yīng)用，當(dāng)它與 R2A20131 等 PFC 控制 IC 一起運行時，它可以提供高效的電機控制和改進的功率因數(shù)校正。瑞薩電子正在考慮開發(fā)包含 PFC 控制功能的演示板。

除了 PFC 控制之外，RX62T 芯片的其他逆變器類型應(yīng)用包括不間斷電源和 DC-AC 轉(zhuǎn)換器，如用于太陽能電池的轉(zhuǎn)換器。這些多功能 MCU 有助于設(shè)計具有多種優(yōu)勢的整體解決方案，包括縮短開發(fā)時間和節(jié)省成本。重要的是，這些設(shè)備不僅可以通過電機控制來提高能源效率，還可以根據(jù)情況添加逆變器、轉(zhuǎn)換器和其他電路塊。

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