【应用】瑞萨16位MCU RL78/G1G实现提高白色家电能效和系统安全性
洗衣机，冰箱和洗碗机等白色家电设计在过去十年中已经朝着积极的新方向发展。虽然诸如清洗效率、制冷效果、清洗速度等性能指标仍然重要，但是提高能效，安全性以及高端产品具备互联网连接功能已经成为新型白色家电的设计目标。
图1 白色家电示意图
欧盟，美国和许多发达国家已经制定了相关的能效标准，将洗衣机的平均电量降低到每年约150千瓦时，其每个子系统都在降低能耗方面发挥作用。在白色家电的控制系统中，MCU的关键任务是执行复杂的电机控制算法，以优化电机的能耗。并且更多的产品具备自动可编程性性能，例如在洗衣机，烘干机和洗碗机上使用预设功能，更加细分节能目标。世界各地的监管机构也已经颁布了白色家电的质量和安全标准，设计人员在优化能源使用的同时，也要符合相关的软硬件设计标准（IEC/UL 60730）。
为了提高白色家电的能效，家电电机正在从内置位置传感器的电机向无传感器无刷直流（BLDC）和永磁同步电机（PMSM）电机转变。控制BLDC电机需要一些设计复杂性（PMSM控制更为复杂，计算密集，通常用于工业电机控制）。交流供电的BLDC电机具有固定在转子上的永磁体和定子上的绕组。磁铁产生转子磁通，通电的定子绕组产生电磁极。通过激励定子相（例如，用于三相电源的120°矩形波），产生定子上的旋转场。必须严格控制转子和旋转磁场之间的空间关系以产生扭矩。这种同步需要知道转子位置，如果磁体之间的空间减小太多，相同电流产生的转矩就会变小，这是设计者所不愿看到的。
为了解决上述BLDC电机控制难题，MCU供应商提供广泛的软件开发支持，使MCU可以在转子静止或者高转速下检测转子位置。同时，使用BLDC控制转换为无传感器电机也需要响应的硬件支持，该硬件包括：快速三相脉冲宽度调制（PWM）输出定时器，专用的高速比较器，用于过流检测和转子位置检测。一个D / A转换器，可编程增益放大器（PGA）和快速运算放大器等。
本文推荐瑞萨提供的BLDC微控制器解决方案。瑞萨已率先将其16位，24 MHz的RL78/G1G MCU系列用于BLDC。该系列所有成员都集成了一个三相PWM定时器，一个双通道比较器，一个8位D / A转换器和一个能够进行软件控制放大的PGA。且PGA具有高压摆率，支持软件可选的可变放大因数，集成PGA的MCU控制器，消除了对用于电压检测或过电流检测的外部放大器的需求。双通道高速比较器通常在一个通道中使用PGA输出作为其输入信号，从而实现BLDC逆变器电路的过流检测。另一个比较器通道允许用户选择正负输入的任意组合，以实现转子位置检测并管理电机的反电动势信号。
图2 瑞萨电机驱动类MCU结构框图
除能源效率外，标准和监管机构颁布的IEC/UL 60730还标示了白色家电的质量和安全标准，以保护用户免受伤害和机器损坏。白色家电类产品需符合IEC 60730 B类标准，标准中指出：白色家电要具有能够防止受控设备不安全操作的组件，以及包含用于在设备发生故障时防止危险的软件代码。以确保设备硬件和软件的运行安全。
针对白色家电系统安全类应用，瑞萨所提供的MCU在启动后将执行特定的软件测试，并在运行期间定期执行，以确保系统按设计运行。这些测试包括CPU和RAM测试、ROM / flash测试、时钟测试和外围模块测试。具体硬件子系统测试如图3所示。
图3 MCU或控制模块中的8个硬件子系统
其中，ROM / Flash测试基于循环冗余校验（CRC），它可识别所有字节类错误。用作校验和的CRC值可以使用查表或相应的函数计算，其中，查找表需要更多的代码空间，但CPU周期更少。瑞萨可为MCU提供专用的CRC计算电路，该电路可在两个机器周期内为一个字节的数据生成CRC值。虽然测试是使用低级软件测试程序在软件中执行的，但在许多情况下，如果将其他外围设备集成到MCU中，即可完成校验。其中最重要的外围设备是：错误纠正代码（ECC）Flash，窗口看门狗定时器（WWDT），备用系统振荡器等。其中，WWDT至关重要，它可确保MCU控制算法执行的准确性。
由于欧盟等国家和地区政府机构规定的能源和安全标准，白色家电的设计变得更加复杂。实现这些目标导致使用BLDC电机向无传感器电机控制设计过渡。软件开发工具、库与MCU上外设集成同样重要。为此，瑞萨给出了完整的解决方案，更多的相关信息请查看官网或联系代理商世强。
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产品型号
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品类
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Bit Size
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CPU
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Program Memory (KB)
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Data Flash (KB)
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RAM (KB)
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Lead Count (#)
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Supply Voltage (V)
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Operating Freq (Max) (MHz)
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LVD
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DMA
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I/O Ports
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Timer
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ADC
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Package Type
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Temperature Range（℃）
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R5F1017CANA#U0
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16位MCU
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16
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RL78
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32
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0
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2
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24
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1.6 - 5.5
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32
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LVD
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DMA
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20
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8-bit x 4-ch, 16-bit x 8-ch
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10-bit x 6-ch
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HWQFN
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-40℃~85℃
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选型表 - RENESAS 立即选型
【选型】Renesas（瑞萨电子） RL78系列16位MCU选型指南
目录- RL78家族特点 通用型MCU LCD MCU ASSP 智能模拟 汽车 开发环境&开发工具 解决方案 产品一览表 封装
型号- R5F104PFAFA,R5F101PHAFB,R5F104PFAFB,R5F10BAFLSP,R5F101PHAFA,R5F113TJLFB,R5F110MEAFB,R5F10JGCAFB,R5F10AACLSP,R5F10AGCLNA,R5F111MHAFB,R5F10WMGAFA,R5F10WMGAFB,R5F101ACASP,R5F104JHAFA,R5F101JJAFA,R5F104BDANA,R5F101BFANA,R5F10PADLSP,R5F1006EASP,R5F101FDAFP,R5F100LJAFA,R5F100LJAFB,R5F100JGAFA,R5F101LCABG,R5F104CFALA,R5F1018CALA,R5F100BCANA,R5F10Y14ASP,R5F100FLAFP,RL78-S2,R5F100EHANA,R5F11MMDAFB,R5F10PGFLFB,R5F100MKAFB,R5F100MKAFA,R5F100CEALA,R5F10BLELFB,R5F100FAAFP,R5F104AAASP,R5F100SJAFB,RL78/F1X,R5F113GLLFB,R5F10BGFLNA,R5F10WLEAFB,R5F104GCAFB,R5F10KGCANA,R5F10WLEAFA,R5F101GCANA,R5F110PJAFB,R5F11BGEAFB,R5F10369ASP,R5F10BMFLFB,R5F100EGANA,R5F113MKLFB,R5F104LJAFP,R5F100GJANA,R5F10278ANA,R5F100MLAFB,R5F1176AGSP,R5F11FLLANA,R5F100FKAFP,R5F100CFALA,R5F10AGELFB,R5F111NGALA,R5F104LJAFA,R5F104LJAFB,R5F10JBCANA,R5F104LHALA,R5F100MLAFA,R5F101SLAFB,R5F101GFAFB,R5F10ALCLFB,R5F10WLFAFB,R5F104BFAFP,R5F104GDAFB,R5F10WLFAFA,R5F11EF8AFP,R5F10PPHLFB,R5F104GLANA,R5F10BGGLNA,R5F1017AANA,R5F10AADLSP,R5F10RFCAFP,R5F110MFAFB,R5F101LLAFA,R5F104JGAFA,R5F104BCANA,R5F1006DASP,R5F10NLE/G,R5F1008AALA,R5F101FEAFP,R5F110NEALA,R5F100AAASP,R5F104GAANA,R5F10RF8AFP,R5F11EAAASP,R5F100JHAFA,R5F10MPEDFB,R5F100BDANA,R5F104CEALA,R5F104MKAFA,R5F10MPGDFB,R5F104MKAFB,R5F10PGELFB,R5F113GKLNA,R5F11MMEAFB,R5F100GLANA,R5F10367ASP,R5F100MJAFA,R5F100MJAFB,R5F10AGGLFB,R5F117BAGFP,R5F10NPJDFB,R5F100LJABG,R5F100GDAFB,R5F104LLAFB,R5F104LLAFA,R5F104LJALA,R5F100SKAFB,R5F101GDANA,R5F10PPJLFB,R5F101PGAFA,R5F10277ANA,R5F10BAELSP,R5F113TKLFB,R5F101PGAFB,R5F101LEABG,R5F10AGDLNA,R5F100GAANA,R5F10NMJ/G,R5F107AEMSP,RL78/G10,R5F101BEANA,RL78/G11,R5F10PMFLFB,RL78/G12,RL78/G13,RL78/G14,R5F101GGAFB,R5F104BEAFP,R5F104FCAFP,R5F101CGALA,R5F100JFAFA,R5F113TLLFB,R5F101LDABG,R5F10BADLSP,R5F11BLCAFB,RL78/G1A,RL78/G1C,RL78/G1D,RL78/G1E,RL78/G1F,RL78/G1G,RL78/G1H,R5F117GAGFB,R5F10BLFLFB,R5F101AAASP,R5F10PMELFB,R5F101BDANA,R5F10RLAAFB,R5F101FFAFP,R5F10AAELSP,R5F10EGAAFB,R5F100BEANA,R5F101CFALA,R5F104FDAFP,R5F10RLAAFA,R5F10Y16ASP,R5F104CDALA,R5F10368ASP,R5F10PGDLFB,R5F104MLAFB,R5F10BMGLFB,R5F11MMFAFB,R5F100GKANA,R5F104MLAFA,R5F101JKAFA,R5F101LCAFA,R5F11768GSP,R5F101LCAFB,R5F100CGALA,R5F10AGFLFB,R5F111NHALA,R5F101GEANA,R5F110PHAFB,R5F100GCAFB,R5F104LKAFB,RL78/F12,RL78/F13,R5F101SKAFB,R5F11B7CANA,R5F11CBCGNA,RL78/F14,R5F104LKAFA,RL78/F15,R5F100SLAFB,R5F1018DALA,R5F104GEAFB,RL78/G1X,R5F10WLGAFA,R5F10WLGAFB,R5F11BGCAFB,R5F101EHANA,R5F101LFABG,R5F104LHAFP,R5F10FMCAFB,R5F10Y46ASP,R5F11BLEAFB,R5F100LCABG,R5F104BGANA,R5F10AGCLFB,R5F10JGCANA,R5F104JEAFA,R5F110PGAFB,R5F104LHAFB,R5F104LHAFA,R5F100PHAFA,R5F100PHAFB,R5F101GHAFB,R5F104LFALA,R5F10PPFLFB,R5F10268ASP,R5F113TGLFB,R5F10BGCLNA,R5F104FJAFP,R5F100JJAFA,R5F113GLLNA,R5F104MJAFA,R5F100ACASP,R5F104MJAFB,R5F10ABDLNA,R5F102A8ASP,R5F1016EASP,R5F101LEAFB,R5F101LEAFA,R5F101PKAFA,R5F101PKAFB,R5F100FDAFP,R5F111NEALA,R5F10PGFLNA,R5F101FGAFP,R5F100GEAFB,R5F10BGFLFB,R5F101MFAFA,R5F104EFANA,R5F101MFAFB,R5F11MPFAFB,R5F100BFANA,R5F104GKAFB,R5F10E8DALA,R5F10AAALSP,RL78/I1A,RL78/I1B,RL78/I1C,RL78/I1D,R5F101LDAFA,RL78/I1E,R5F104ACASP,R5F101LDAFB,R5F101JLAFA,R5F101GFANA,R5F101EGANA,R5F11MPEAFB,R5F104GLAFB,R5F104GAAFB,R5F104LGAFP,R5F10RBAAFP,R5F10WLCAFA,R5F10WLCAFB,R5F111MEAFB,R5F10PGHLFB,R5F113LLLFB,R5F101BCANA,R5F104LGAFB,R5F107ACMSP,R5F104BFANA,R5F10WMDAFB,R5F11CBCMNA,R5F100FCAFP,R5F104LGAFA,R5F10WMDAFA,R5F100PGAFA,R5F100SHAFB,R5F104LEALA,R5F100PGAFB,R5F10PPELFB,R5F101CEALA,R5F10BGDLNA,R5F113THLFB,RL78/I1X,R5F100ADASP,R5F10ABELNA,R5F10WLDAFB,RL78/L1A,R5F100GDANA,R5F11FLJANA,R5F101LFAFB,RL78/L1C,R5F100FEAFP,R5F100EAANA,R5F101LFAFA,R5F10PGELNA,R5F101FHAFP,R5F10BGGLFB,R5F117BAGNA,R5F101CDALA,R5F11MPGAFB,R5F10RLCAFA,R5F104EGANA,R5F10RLCAFB,R5F10WLDAFA,R5F100BGANA,R5F11EFAAFP,R5F100LKAFA,R5F11EA8ASP,R5F111MGAFB,R5F104GJANA,R5F10AGDLFB,R5F10EGCAFB,R5F10WMFAFA,R5F10WMFAFB,RL78/L1E,R5F10MMEDFB,R5F10BLDLFB,R5F111NFALA,R5F101GGANA,R5F11BCEALA,R5F104LGALA,R5F1007EANA,R5F10267ASP,R5F100LKAFB,R5F110PFAFB,R5F104CGALA,R5F10BMELFB,R5F10PPGLFB,RL78/L1X,R5F101EFANA,R5F10PAELSP,R5F100LLAFB,R5F10AGALNA,R5F10PGGLFB,R5F111MFAFB,R5F100LLAFA,R5F104EHANA,R5F104GKANA,R5F102A9ASP,R5F113LKLFB,RY7011A0000DZ00,R5F10EGDAFB,R5F101PJAFA,R5F101PJAFB,R5F10A6ALSP,R5F10KBCAFP,R5F10WMEAFA,R5F104JFAFA,R5F10BLCLFB,R5F117BCGFP,R5F104BEANA,R5F1006CASP,R5F100GFAFB,R5F101GJAFB,R5F10WMEAFB,R5F100PFAFB,R5F101MGAFB,R5F10BGELNA,R5F100PFAFA,R5F10266ASP,R5F10RLAANB,R5F110PEAFB,R5F1018AALA,R5F101MGAFA,R5F100AEASP,R5F10EGAANA,R5F101LGABG,R5F10E8EALA,R5F10FMDAFB,R5F10Y47ASP,R5F104BGAFP,R5F10279ANA,R5F10BAGLSP,R5F113MLLFB,R5F10PGDLNA,R5F100GCANA,R5F111PJAFB,R5F11FLKANA,R5F11BBEAFP,R5F101JCAFA,R5F1026AASP,R5F10RJAAFA,R5F104FAAFP,R5F10NMJDFB,R5F107DEMSP,R5F110NJALA,R5F100MFAFB,R5F100MFAFA,R5F1037AANA,R5F1007CANA,R5F111PGAFB,R5F10A6CLSP,R5F10PMJLFB,R5F100GHAFB,R5F10BBDLNA,R5F10BGCLFB,R5F104GFANA,R5F100LFABG,R5F104MGAFB,R5F104MGAFA,R5F101GHANA,R5F104ECANA,R5F104LEAFP,R5F101EEANA,R5F10RBCAFP,R5F104AFASP,R5F104PKAFB,R5F101BAANA,R5F100GEANA,R5F104LEAFA,RL78/G1,R5F104LEAFB,R5F104FGAFP,R5F101GKAFB,R5F101JEAFA,R5F11BBCAFP,R5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电子商城
现货市场
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可定制板装式压力传感器支持产品量程从5inch水柱到100 psi气压；数字输出压力传感器压力范围0.5~60inH2O，温度补偿范围-20~85ºС；模拟和数字低压传感器可以直接与微控制器通信，具备多种小型SIP和DIP封装可选择。
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