製品・サービス
C2000™ リアルタイム・マイコン開発
C2000™ リアルタイム・マイコン搭載システムの開発から製造まで
東京エレクトロンデバイスは、Texas Instruments社の特約店として、C2000™ リアルタイム・マイコンを取り扱っており、また、設計・量産受託サービスとして、C2000™ リアルタイム・マイコンを使用するさまざまなアプリケーションについて、お客様の仕様・要求に対し、試作~量産~サポートまでワンストップサービスを提供します。
特徴
C2000™ リアルタイム・マイコンは、デジタル制御電源やモータ制御などのパワーエレクトロニクスに特化したさまざまな機能を搭載しています。拡張された高速数値演算機能、高分解能PWM、高速ADCを始めとしたパワーエレクトロニクス用に調整されたペリフェラル群により、産業用と車載用の各アプリケーションで優れた性能を発揮します。40MHzから200MHz、38ピンから256ピンまでのコード互換を持った幅広い製品ラインナップがあります。
主な機能
・パワーエレクトロニクスに特化したペリフェラルを搭載
・豊富なリファレンスデザインとサンプルコード
・初期導入の負荷軽減および開発時間、工数の削減
仕様
・C28x 32ビットCPU 動作周波数 40M~200MHz (最大デュアルコア)
・浮動小数点演算ユニット(FPU32、FPU64)
・浮動小数点制御補償器アクセラレータ(CLA)
・ビタビ複素演算ユニット (VCU)
・三角関数演算ユニット(TMU)
・構成可能ロジック・ブロック(CLB)
・フラッシュ最大16KB~1.5MB、RAM 6KB~338KB(ECC保護・パリティ保護)
・最大4x高速ADC 12ビット1M~12.5MSPS / 16ビット1MSPS
・最大24ch 多機能・高分解能(150ps) PWM
・最大8x ウィンドウ・コンパレータ(10/12bit DAC スロープ補償付)
・最大3x 12ビット DAC出力
・最大7x プログラマブル・ゲイン・アンプ (PGA)
・ΔΣ復調入力、キャプチャ入力(eCAP)、エンコーダモジュール(eQEP)
・シリアル通信 (UART、SPI、LIN、I2C、CAN、CAN-FD、McBSP、USB2.0、FSI、10/100 Ethernet)
・外部パラレルバス(EPI、EMIF、uPP)
・EtherCAT スレーブ・コントローラ(ESC)
・内蔵3.3Vレギュレータ(VREG)、温度センサ
・内蔵10MHzオシレータ x2、クロック消失検出回路
・パワー・オン・リセット(POR)、電源監視リセット(BOR)
・リアルタイムJTAGデバッグ、リアルタイム解析ユニット (ERAD)
C2000™ リアルタイム・マイコン ブロック図
ターゲットアプリケーション
・充電ステーション(AC/DC)
・オンボード充電
・トラクションコントロール
・走行動力モーター
・補助モーター
・パワー・ステアリング
・換気扇
・冷蔵庫
・洗濯機
・HVAC (エアコン)
・サーボ・ドライブ
・AC ドライブとインバータ
・CNC
・工作機械
・溶接機
・ロボット
・エレベータ
・ドア制御
・産業用電源(AC/DC)
・テレコムとサーバーの電源
・UPS (無停電電源)
・ワイヤレス・パワー伝送
・電力変換(DC/DC)
・ソーラ発電用インバータ
・風力発電用インバータ
・パワーコンディショナー
・蓄電池
・テレコムとサーバーの電源
・UPS (無停電電源)
・ワイヤレス・パワー伝送
・電力変換(DC/DC)
・LED照明
・高輝度放電灯
・液晶TV バックライト
・バッテリ・テスト機器
・電力線通信
・レーザー計測器
開発事例
デジタル電源の構成例
C2000™ リアルタイム・マイコンは、電気自動車 (EV)から発電システム、民生機器まで、さまざまなアプリケーションのデジタル電源制御で使用されており、処理速度と精度の両立と、効率、性能や信頼性の向上を実現します。
下記の例では、再生可能エネルギー向けシステム用蓄電池充放電コントローラアプリケーションにおけるデジタル電源制御のためにC2000™ リアルタイム・マイコンを使用しています。
モーター制御の構成例
C2000™ リアルタイム・マイコンは 、 シンプルな機械式回転子センサから高性能モーター制御システムまで、3 相の各種機器を中心にさまざまなアプリケーションのモーター制御で使用されており、速度の制御と、効率、性能や信頼性の向上を実現します。
下記の例では、産業用モーター制御アプリケーションにおけるモーター制御のためにC2000™ リアルタイム・マイコンを使用しています。EtherCATなどのプロトコルを追加するために、C2000™マイクロコントローラのシリアル・ペリフェラル・インターフェイス(SPI)を通じてAMIC110などのプロセッサ製品との通信が可能です。
ユースケース:電気自動車(EV)充電ステーションの構成例
排気ガスの排出量をゼロにし化石燃料への依存度を低減するため、多様な施策が進んでいます。電気自動車業界はEVの普及とともに公共 EV 充電ステーションがグリッド (商用電力網) に接続され、住宅用の充電ステーションも需要に対応して大幅に増加することが見込まれています。
このような環境でC2000™ リアルタイム・マイコンは 、 高速演算可能なCPUとアクセラレータ、豊富なアナログ機能、高分解能なパルス制御で高圧から低圧への電力変換に際して高精度で安全な制御を実現することができます。
デジタル電源とC2000
デジタル電源制御にC2000™ リアルタイム・マイコンを使用するメリット
C2000™ リアルタイム・マイコンは、重要な計算性能とアナログ処理に関する速度と精度を両立しており、デジタル電源アプリケーションで求められる高周波制御ループに必要なフレキシブルで高分解能のパルス幅変調 (PWM) 波形を生成します。
・過電流と過電圧からの保護
C2000™ リアルタイム・マイコンは、PWM モジュールに直接接続するコンパレータを内蔵しており、過電流や過電圧、また電流の不足や低電圧のイベントが発生した場合に、出力を安全な状態や既知の状態に変更することができます。
・高効率スイッチング
C2000™ リアルタイム・マイコンは、ソフトウェア・プログラマブルで、最小ステップ・サイズが 150ps である高分解能 PWM などの内蔵機能を活用すると、さまざまなシステム要件に対応する幅広い設定が可能になります。 最大 4 種類の比較モジュールを使用して、さまざまな PWM 方式を生成できます。
・バレー・スイッチング*
新しいタイプ 4 PWM を採用した C2000™ リアルタイム・マイコンは、専用のオンチップ・ハードウェアを使用し、外部回路を追加することなく、バレー・スイッチング PWM 制御をサポートします。
デジタル電源EVMおよびリファレンスデザインリスト
TIから提供される豊富なリファレンスデザインおよびサンプルコードを利用することで初期導入の負荷軽減、開発時間および工数の削減が可能です。
タイプ | トポロジー | TI Reference Design # |
定格電力 | 入力 | 出力 | 効率 | 対応 C2000 製品 |
写真 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
DC/DC | Peak Current Mode Control PSFB Converter | TIDM-02000 | 300W | 200-400VDC | 12VDC | 92% | F28004x | |
DC/DC | 2Ph Interleaved LLC | TIDM-1001 | 500W | 370-410VDC | 12VDC | 95% |
F2837x F28002x |
|
DC/DC | CLLC Resonant Dual Active Bridge (DAB) | TIDM-02002 | 6.6kW | 400-600VDC | 280-450VDC | 98% | F28004x | |
DC/DC | Dual Active Bridge (DAB) | TIDM-010054 | 10kW | 700-800VDC | 380-500VDC | 98% | F28004x | |
DC/DC | Current-mode LLC | PMP41006 | 1kW | 110Vac/220Vac | 12VDC | 99% | F28004x | |
DC/DC | phase-shifted full bridge with active clamp | PMP23126 | 3kW | 350V to 420V | 12VCD | 97.74% | F28004X | |
DC/AC | 1Ph DC/AC | TIDM-HV-1PH-DCAC | 600W | 400VDC | 110Vac/ 220Vac |
98% | F28004x F2837x |
|
AC/DC | Valley Switching Boost PFC | TIDM-1022 | 750W | 110Vac/ 220Vac |
400VDC | 92% | F28004x | |
AC/DC | CCM totem pole bridgeless PFC and half-bridge Voltage mode LLC | TIDA-010062 | 1kW | 110Vac/ 220Vac |
12VDC | 99% | F28004x F28002x F28003x |
|
AC/DC | Vienna Rectifier-based 3Ph PFC | TIDM-1000 | 2.4kW | 110Vac/ 220Vac |
600VDC/ 700VDC | 98% | F2837x F28004x F2838x |
|
Bi-directional AC/DC DC/AC |
Bi-Directional 3Ph Interleaved Totem-Pole CCM PFC/Inverter |
TIDM-02008 | 3.3kW | 110Vac/ 220Vac |
380VDC | 98% | F28004x F2837x |
|
380VDC | 120Vac/ 220Vac | |||||||
AC/DC | 3Ph Interleaved Totem-Pole CCM PFC |
TIDA-01604 | 6.6kW | 110Vac/ 220Vac |
400VDC | 98% | F28004x | |
Bi-directional AC/DC DC/AC |
3Ph PFC/Inverter Full-bridge | TIDA-01606 | 10kW | 800VDC/ 1000VDC | 400VAC | 98% | F2837x | |
400VAC | 800VDC/ 1000VDC | |||||||
C/DC | 1Ph totem-pole bridgeless PFC | PMP23069# | 3.6kW | 110Vac/220Vac | 380VDC | 98.7% | F28002x F28004x |
|
AC/DC | Variable-frequency, ZVS, 5-kW, two-phase totem-pole PFC | PMP40988# | 5kW | 180Vac ~ 305Vac | 475Vdc | 99.2% | F28004x | |
Bidirectional AC/DC DC/AC |
11-kW, bidirectional, three-phase ANPC Inverter/ PFC | TIDA-010210# | 11kW | 600V to 800VDC | 400VAC | 98.5% | F28004x | |
400VAC | 600V to 800VDC |
設計・量産受託
搭載システムの開発から製造まで
デジタル電源やモーター制御などのパワーエレクトロクス開発には、電源やモータの知識に加えてソフトウェア開発の技術知識が必要となります。
また、開発した製品の評価を行うには専用の評価設備が必要となり、一から開発を始めると膨大な費用と工数がかかってしまいます。
東京エレクトロンデバイスグループでは、C2000™ リアルタイム・マイコンを使用したアクチュエータ制御およびデジタル電源の開発・製造実績がございますので、お客様のご要望に合わせ、試作~量産~サポートまでワンストップサービスを提供します。
設計・製造概要
・基板設計
‐ 部品選定
‐ 回路設計(回路シミュレーション)
‐ アートワーク設計
・電源設計
・筐体設計
・デジタル設計
‐ ソフトウェア設計
‐ FPGA回路設計
・製造・検査
‐ 部品手配
‐ 基板実装
‐ 信頼性試験
開発実績
・再生可能エネルギー向けシステム用電力変換装置(Smart Power Module)
再生可能エネルギー向けシステム用にC2000™ リアルタイム・マイコンを使用した電力変換装置を自社製品として提供しており、お客様のご要望に合わせたカスタマイズが可能です。
– 蓄電池充放電コントローラ [1][2]
– 系統連携DC-ACインバータ [3]
– 太陽光発電向けDC-DCコンバータ [4]
再生可能エネルギー向けシステム用電力変換装置において弊社が対応可能な仕様範囲および弊社が保有する開発・検査用設備は下記となります。
※対応可能な仕様範囲
機能 | 入力電圧 | 出力電圧 | 電流 | 電力 |
---|---|---|---|---|
DC/DC*1 | 650V | 380V | 90A | 50kW |
AC/DC*2 | 380VAC(3相) | 380VDC | 38A AC | 25kW |
DC/AC | 750VDC | 400VAC(3相) | 75A AC | 50kW |
充電コントローラ*1 | 580V(BT) | 380V | 100A(BT) | 50kW |
系統連系インバータ*2 | 380VDC | 380VAC(3相) | 38A AC | 25kW |
PV/風力コンバータ*3 | 650V(PV) | 380V | 90A(PV) | 50kW |
*1:充放電(双方向動作)可能
*2:AC/DC=系統連系インバータ(双方向動作可能)
*3:DC/DC=PV/風力コンバータ
※開発・検査用設備 (2021年12月現在)
名称 | 型式 | メーカー | 数量 | 定格 |
---|---|---|---|---|
電源環境シミュレータ | ES36000T | NF | 1 | 3相36kVA |
電源環境シミュレータ | ES6000W | 1 | 6kVA | |
三相信号発生器 | TG1703 | 1 | 1.00Hz~500.000Hz | |
LC負荷装置 | FUK54128 | 1 | 3相6kVar | |
回生型DC負荷DC電源 | APLⅡ | Myway | 6 | max 400V/28A |
パワーアナライザ | WT1800/WT3000 | 横河 | 3 | |
ソーラーアレイシミュレータ | 62150-1000S/A620028 | Chroma | 6 | 1000VDC 15A |
三相抵抗負荷 | 3RZ-200-12A | 山菱電機 | 5 | AC 3φ 200V 電流0~34.6A |
三相トランス | NETK060AX+K | 布目電機 | 6 | 60kVA(380V-200V変換) |
大容量スイッチング電源 | PAT650-12.3T | 菊水電子工業 | 1 | 0~650V/0~12.3A |
大容量スイッチング電源 | PAT80-100T | 菊水電子工業 | 1 | 0~80V/0~100A |
負荷抵抗器 | RZ-50-5BS | 山菱電機 | 2 | 単相2線50V 5A~100A 5kW |
耐圧試験器 | TOS5101 | 菊水電子工業 | 1 | 10kV(AC/DC) |
回生型双方向交流電源(グリッドシミュレータ) | 61860 | Chroma | 1 | 3相 60kVA |
回生型双方向直流電源 | PSB1000-80JP-60-RS | Elektro-Automatik | 1 | 1000VDC 60kW |
恒温恒湿室(ウォークインチャンバー) | TBR-6EW0P2T | Espec | 1 | -10℃~+60℃ 槽内寸法:3.5m(D)×3.5m(W)×2m(H) |