電源架構(gòu)微控制器PXS20的性能特點(diǎn)及應(yīng)用電路

飛思卡爾公司的PXS20是32位雙核雙發(fā)射器的電源架構(gòu)微控制器，滿足安全標(biāo)準(zhǔn)IEC61511和IEC61508（SIL3），能降低設(shè)計(jì)復(fù)雜性和減少所用的元件。雙發(fā)射級流水線核，可變長度編碼（VLE），集成了存儲管理單元（MMU）和信號處理引擎，帶誤差檢測代碼的4KB指令緩存，主要用于消費(fèi)類電子，工業(yè)控制，太陽能逆變器，機(jī)器人和馬達(dá)控制等。此處介紹了PXS20主要特性，方框圖，以及采用PXS20控制的太陽能逆變器基本架構(gòu)，1kW，3kW，10kW和大于10kW以及微逆變器的太陽能逆變逆變器。解決方案架構(gòu)圖。
PXS20系列32位PowerArchitecture?微控制器專門用于滿足安全標(biāo)準(zhǔn)IEC61511和IEC61508（SIL3）的要求。它通過將關(guān)鍵功能安全特性放在具有雙核，雙問題架構(gòu)的單個芯片上來降低設(shè)計(jì)復(fù)雜性和組件數(shù)量，該架構(gòu)可以在鎖步模式（冗余處理和計(jì)算）與解耦并行模式（獨(dú)立的內(nèi)核操作）之間靜態(tài)切換）。PXS20微控制器是SafeAssure解決方案。
PXS20系列微控制器是基于PowerArchitecture技術(shù)構(gòu)建的片上系統(tǒng)設(shè)備，并包含一些增強(qiáng)功能，可改善架構(gòu)在嵌入式應(yīng)用中的適應(yīng)性，并包括對數(shù)字信號處理（DSP）的附加指令支持。），并集成諸如增強(qiáng)的時間處理器單元，增強(qiáng)的排隊(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，控制器局域網(wǎng)和增強(qiáng)的模塊化輸入輸出系統(tǒng)等技術(shù)。
PXS20系列32位微控制器是集成安全控制器中的最新成果。PXS20系列的高級且經(jīng)濟(jì)高效的主處理器內(nèi)核符合PowerArchitecture嵌入式類別。它以高達(dá)120MHz的速度運(yùn)行，并提供針對低功耗進(jìn)行了優(yōu)化的高性能處理。它利用了當(dāng)前PowerArchitecture設(shè)備的可用開發(fā)基礎(chǔ)架構(gòu)，并得到軟件驅(qū)動程序，操作系統(tǒng)和配置代碼的支持，以協(xié)助用戶實(shí)施。
PXS20主要特性：
?高性能e200z4d雙核
–32位PowerArchitecture?技術(shù)CPU
–核心頻率高達(dá)120MHz
–雙發(fā)行的五級流水線內(nèi)核
–可變長度編碼（VLE）
–內(nèi)存管理單元（MMU）
–帶有錯誤檢測代碼的4KB指令高速緩存
–信號處理引擎（SPE）
?可用內(nèi)存
-1MB閃存ECC
-128KB的片上SRAM，帶有ECC
-內(nèi)置RWW能力EEPROM仿真
?SIL3/ASILD創(chuàng)新的安全理念：鎖步模式和故障安全保護(hù)
的球關(guān)鍵組件（例如CPU內(nèi)核，eDMA，交叉開關(guān)）的復(fù)制（SoR）
–故障收集和控制單元（FCCU）
–連接到FCCU的SoR的輸出上的冗余控制和檢查器單元（RCCU）
–硬件觸發(fā)的
啟動時內(nèi)置內(nèi)存自測（MBIST）和邏輯（LBIST）–啟動時內(nèi)置自測用于軟件觸發(fā)的ADC和閃存
–復(fù)制安全性增強(qiáng)的看門狗
–復(fù)制結(jié)溫傳感器
–不可屏蔽中斷（NMI）
–16區(qū)存儲保護(hù)單元（MPU）
–時鐘監(jiān)視單元（CMU）
–電源管理單元（PMU）
–循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）單元
?解耦并行模式，可高效使用復(fù)制核
?NexusClass3+接口
?中斷
–復(fù)制的16優(yōu)先級控制器
–復(fù)制的16通道eDMA控制器
?可以分別編程為輸入，輸出或特殊功能的GPIO
?三個6通道通用eTimer單元
?2個FlexPWM單元
–每個模塊4個16位通道
?通信接口
–2個LINFlexD通道
–3具有自動芯片選擇生成功能的DSPI通道
–2個帶有32個消息對象的FlexCAN接口（2.0B有效）
FlexRay模塊（V2.1版本A），帶有2個通道，64個消息緩沖區(qū)和高達(dá)10Mbit/s的數(shù)據(jù)速率
?兩個12-位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）
–16個輸入通道
–可編程交叉觸發(fā)單元（CTU），用于將ADC的轉(zhuǎn)換與定時器和PWM同步
?正弦波發(fā)生器（帶低通濾波器的D/A）
?片上CAN/UART自舉程序
?3.0V至3.6V單電源
?環(huán)境溫度范圍–40℃至125℃
?結(jié)溫范圍–40℃至150℃
PXS20目標(biāo)應(yīng)用：
消費(fèi)者：
鍋爐加熱控制工業(yè)
可編程邏輯控制（PLC）
離網(wǎng)太陽能逆變器
商用太陽能逆變器
住宅太陽能逆變器
無人駕駛汽車（地面，空氣，水）
運(yùn)動控制
過程控制
機(jī)器人機(jī)械手
機(jī)器人手臂
醫(yī)療/保健
麻醉
機(jī)監(jiān)護(hù)儀通氣機(jī)和呼吸
機(jī)電機(jī)控制
電源架構(gòu)微控制器PXS20的性能特點(diǎn)及應(yīng)用電路
電源架構(gòu)微控制器PXS20的性能特點(diǎn)及應(yīng)用電路
圖1。PXS20
控制的太陽能逆變器PXS20控制的太陽能
逆變器
如今，對綠色能源的需求非常強(qiáng)勁。滿足這種需求的一種可能的選擇是將太陽能轉(zhuǎn)換成電能。此過程由光伏（PV）太陽能電池板支持，該太陽能電池板會產(chǎn)生各種DC輸出電壓和輸出功率。
在從直流電到交流電的轉(zhuǎn)換中，專用的逆變器為太陽能電池板保持正確的工作點(diǎn)，以最大程度地利用太陽能。飛思卡爾半導(dǎo)體基于PowerArchitecture?技術(shù)構(gòu)建的處理器非常適合于控制此類逆變器。飛思卡爾提供了許多基于PowerArchitecture技術(shù)的PX微控制器產(chǎn)品組合，用于電源管理和電機(jī)控制應(yīng)用。這些設(shè)備的目標(biāo)產(chǎn)品組合包括消費(fèi)，工業(yè)和其他市場。PX系列電源架構(gòu)設(shè)備中的一個微控制器可以控制整個三相逆變器的各種配置和輸出功率。