【经验】如何合理选择MCU和分立式功率元件实现电源智能功率控制
随着在工业和医疗应用中的新型电源对产品通信、效率、安全性和可管理性等要求的不断提高，MCU逐步成为这些智能电源的关键元件，并实现了广泛的控制，传感和管理功能。了解一些更高级的MCU硬件功能、简化智能电源设计的方法对于使用嵌入式系统的硬件设计人员非常有必要。本文将介绍嵌入式设计人员可用于满足智能电源要求的几个关键MCU功能，以帮助设计者在进行智能功率电源设计时合理选择MCU。
首先，在设计之初。可靠性，安全性和效率是大多数电源系统的客户关注点。然而，这些要求经常与低成本，小板空间和易于设计的传统问题相冲突。使用高级MCU作为智能电源设计的控制器可以帮助设计者避免这些问题，从而创建更优化的设计。现代MCU在小型电路板空间中具有显着的功能，成本极低，大多提供参考设计、代码示例和开发平台，大大简化了设计。通常MCU需要一些外部支持设备来完成设计。适合的MCU和正确的外部设备相结合是保证高效率的关键。
MCU可用于高效电源控制器的最重要的一个原因是其具有可开发的标准接口。如I2C和SPI总线，它可以利用标准驱动程序和更高级别的软件功能。闪存，模数转换器，数模转换器，温度，电压和电流传感器都可以共用一个公共SPI或I2C总线，从而减少引脚数使用，并简化软件设计。
而电源管理总线或PMBus是另一种行业标准串行接口，在开发时考虑了电源控制。该总线基于I2C标准，但包括一些特定功能，以简化与常见电源元件的通信，如测量的电流水平，电压水平，温度和风扇速度。该总线通常支持DC/DC控制器，稳压器和接口设备的开发，大大提高了基于MCU的电源系统的可扩展性。例如，Intersil（瑞萨收购）推出两款面向PMBus接口的新型单相数字DC/DC控制器——ISL68200和ISL68201，均带有标准数字接口，适用于智能功率控制电源系统中的DC/DC控制器应用。
图1 ISL68200内部功能框图
针对高效智能功率控制MCU控制器的选择，有以下参考标准。首先，所选的MCU要直接支持PMBus标准，这将会使高级电源系统智能化变得更容易实现；除了片上PMBus支持外，其他一些常见的电源要求也是选择MCU的重要因素，本方案以瑞萨的RL78系列MCU为例详细说明。
通常，在智能功率控制电源应用时，脉冲宽度调制或PWM技术用于控制智能电源设计中的电压和/或电流。例如，为电流控制MOSFET开关的“导通时间”设置占空比通常使用具有PWM功能的定时器外设来完成，因此MCU无需花费大量CPU周期来管理MOSFET控制输出；MCU的片上模数转换器和数模转换器，可用于检测温度和控制模拟外设的电压。当需要数据记录来跟踪电源系统性能时，在芯片上快速存储非易失性数据的能力是另一个有用的功能。瑞萨RL78 MCU，如图2所示，是用于智能功率控制电源MCU的理想选择。其内置许多片上功能，如具有PWM功能的大量定时器，片上数据闪存，模数转换器以及支持PMBus的串行接口均可用于智能电源设计。
瑞萨还提供了应用笔记和示例代码，说明了如何为RL78/I1A实现PMBus。示例代码显示了如何在I2C串行接口上支持PMBus传输/接收。该代码在C中可用，可使用RENESAS CubeSuite + IDE。
图2 瑞萨RL78 MCU系统框图
对于智能功率控制电源除了MCU要合理选择以外，其他外部元件的应用也非常重要。它们可以提供MCU无法为电源提供的其他功能。例如，用来接通/断开外部高功率MOSFET的器件（MOSFET或IGBT驱动器），考虑到价格因素，它们多为分立元器件，一些MOSFET驱动器集成了片上控制和监控逻辑，这可以使设计更容易，更智能。例如IXYS（LITTELFUSE收购）提供的IX4340，是一款双通道的低侧栅极驱动器，适用于对MOSFET或IGBT等大容性负载进行充电和放电，IX4340内部功能框图如下图3所示。
图3 IX4340内部功能框图
在智能功率控制电源设计中，MCU和外部元件的合理搭配是一个很重要的方面，理解和权衡这些器件的应用是实现高效设计的关键。本方案提到的瑞萨可以为智能功率控制电源设计提供高性能的MCU，IXYS（Littelfuse收购）和Intersil（瑞萨收购）可为智能功率控制电源设计提供高性能分立器件。更多详细选型信息请访问官网或联系代理商世强。
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 5
本文由港君宝提供，版权归世强硬创平台所有，非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明“来源：世强硬创平台”。
相关推荐
【经验】RH850系列MCU输入/输出功能的引脚模式寄存器配置经验分享
RH850是瑞萨电子的最新汽车微控制器系列，在广泛的可扩展产品范围内提供高性能平衡和低功耗。 该系列提供了新的和高级的汽车应用所需的丰富的功能安全性和嵌入式安全性功能。RH850系列采用瑞萨40纳米工艺制造，这是业界首创，并提供具有成本效益的强大功能和特性。本文主要分享RH850系列MCU输入/输出功能的引脚模式寄存器配置经验。
【经验】Renesas32位汽车微控制器RH850使用uart中断接收的方法
瑞萨RH850系列32位汽车微控制器（MCU）在各种可扩展的产品中提供高性能和极低的功耗。该系列提供新的和先进的汽车应用所需的丰富功能安全和嵌入式安全功能。RH850系列采用瑞萨电子40纳米工艺。
【经验】瑞萨32位汽车微控制器RH850 ADC通道＆ScanGroup模块设置介绍
RENESAS推出的RH850系列32位汽车微控制器（MCU）在各种可扩展的产品中提供高性能和极低的功耗。该系列提供新的和先进的汽车应用所需的丰富功能安全和嵌入式安全功能。本文中将为大家介绍改微控制器的ADC通道＆ScanGroup模块设置。
【选型】低侧驱动器IXD_604系列应用于GaN栅极非隔离驱动器，双通道驱动，封装体积小
本文将结合IXYS（Littelfuse收购）的低侧驱动器IXD_604系列，讨论一下它作为GaN栅极非隔离驱动器的选型应用。 IXD_604系列产品中，IXD_604被配置为具有启动功能的双极非反向驱动器，IXDN604和IXDI604被配置为双极非反向驱动器，IXDF604则被配置为一个反向驱动器和一个非反向驱动器的组合。
【产品】4.5V~35V宽工作电压范围，输出电流高达3A的双通道高速低侧栅极驱动器
LITTELFUSE的子公司IXYS公司推出了三款双通道高速低侧栅极驱动器——IX4423，IX4424和IX4425。这三款栅极驱动器的两路输出中的每一路都可以提供上升和下降时间小于10ns的峰值电流为3A的拉电流和灌电流。每个驱动器的输入都是兼容TTL和CMOS的，几乎不受闩锁的影响，闩锁保护电流可高达3A。
IX4341 5A双通道反相低端MOSFET驱动器规格书
描述- IX4341是一款双通道、反相、高电流、低边MOSFET栅极驱动器，适用于开关电源、DC-DC转换器、电机控制器和逆变器等应用。它具有5A的峰值电流驱动能力，支持4.5V至18V的供电电压范围，并具有快速传播延迟和快速上升/下降时间。
型号- IX4341UETR,IX4341N,IX4341NETR,IX4341UE,IX4341,IX4341NTR,IX4341NE
【产品】输出电流高达1.5A的双通道高速低侧栅极驱动器，上升下降时间小于10ns
IXYS（Littelfuse收购）双通道栅极驱动器IX4426/IX4427/IX4428每路都可以提供上升下降时间＜10ns的峰值电流1.5A的拉电流和灌电流。每路驱动器输入都兼容TTL和CMOS电平，并几乎不受闩锁的影响。型号有IX4426N,IX4426NTR,IX4426MTR,IX4427N,IX4427NTR,IX4427MTR,IX4428N,IX4428NTR,IX4428MTR
RL78/F25，F22 Renesas下一代执行器MCU
描述- 该资料介绍了Renesas Electronics Corporation的下一代执行器微控制器（MCU）产品RL78/F25和F22。资料涵盖了产品开发背景、产品概述、新特性介绍、软件平台支持以及开发环境等内容。重点介绍了产品的低功耗、高性能、可扩展性和安全性特点，以及支持电容式触摸、音频通信I2S和CAN FD等功能。此外，还提供了产品的引脚分配、安全相关交付物、功能安全、电容式触摸IP和风险管理等信息。
型号- RL78 FAMILY,RL78/F22,RL78/F23,RL78/F24,RL78/F25,RL78
【IC】瑞萨推出全新超高性能产品业界首款基于Arm® Cortex®-M85处理器的MCU RA8系列
瑞萨RA8系列MCU是业界首款采用Arm® Cortex®-M85处理器的产品，提供卓越6.39 CoreMark/MHz（注）性能——这一性能水平将使系统设计人员能够使用RA MCU替代应用中常用微处理器。
【应用】T-BOX最佳选型：最实惠高性能且安全的车用MCU R7F7010323
T-BOX功能强弱需求不同，但对其系统的可靠性、安全性要求都非常高，如何平衡性能、价格和可靠性选择一款适合的MCU？Renesas推出的R7F7010323做为T-BOX系统的主控制器有答案！
ISL68201单相R4数字混合PWM控制器，集成PMBus/SMBus/I²C和PFM
型号- ISL68200,ISL68201IRZ,ISL68201,ISL68201IRZ-T,ISL68201IRZ-T7A,ISL68201IRZ-TK,ISL68201-99140DEMO1Z,ISL68201-99125DEMO1Z,ISL68201-99135DEMO1Z
【经验】瑞萨RH850系列32位汽车微控制器缩短MCU上电初始化时间的方法
瑞萨RH850系列32位汽车微控制器（MCU）在各种可扩展的产品中提供高性能和极低的功耗。该系列提供新的和先进的汽车应用所需的丰富功能安全和嵌入式安全功能。
ISL68200单相R4数字混合PWM控制器，集成驱动器、PMBus/SMBus/I²C和PFM
型号- ISL68200,ISL68200IRZ-T,ISL68201,ISL68200IRZ,ISL68200IRZ-TK,ISL68200IRZ-T7A,ISL68200DEMO1Z
【选型】汽车底盘应用推荐瑞萨高性能MCU U2A16系列，400MHz主频，28nm晶圆工艺
在汽车高性能MCU领域中，在底盘应用的通讯接口上，推荐Renesas U2A16系列的R7F702300EABA具有16通道的CANFD接口，拥有5120个message buffers，完全满足CANFD的通道数需求。
利用普通I2C如何实现PMBUS通信？
I2C通信协议是很常见的，SMBUS是一种基于I2C而扩展出来的协议，有一些更为复杂的操作，但是原理都还是基于I2C的。 PMBUS是基于SMBUS，定义了很多和电源管理相关的命令。在物理传输上，和SMBUS是完全一致的。也就是说利用PMBUS实现电源线上的通信，需要在I2C通信上，按照 PMBUS通信协议进行编程代码，而且硬件电路的PMBUS接口与标准的I2C无法实现直接通信，推荐使用Intersil（Renesas收购）推出两款兼容PMBus协议的新型单相数字式混合DC/DC控制器——ISL68200和ISL68201，可以参考文章https://www.sekorm.com/news/6738.html。也可以在平台上直接收索关键词“PMBUS通信”，查看更多资料。
电子商城
现货市场
服务
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。
提交需求>
可来图定制均温板VC尺寸50*50mm~600*600 mm，厚度1mm~10mm，最薄0.3mm。当量导热系数可达10000W/M·K，散热量可达10KW, 功率密度可达50W/cm²。项目单次采购额需满足1万元以上，或年需求5万元以上。
提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
我要提问
查看全部1条回复