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C2000™ リアルタイム・マイコン開発

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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。

C2000™ リアルタイム・マイコンの特徴

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。

 

C2000™ リアルタイム・マイコンの強み

・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

C2000™ リアルタイム・マイコンの主な機能

・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・マイコンのブロック図

C2000™ リアルタイム・マイコンのブロック図

ターゲットアプリケーション

【電気自動車 (EV)】
・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

【家電製品】
・換気扇
・冷蔵庫
・洗濯機
・HVAC (エアコン)

【産業用ドライブ】
・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)

【モーター制御全般】
・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)

【再生可能エネルギー】
・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

【デジタル電源全般】
・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)

【ライティング】
・LED照明
・高輝度放電灯
・液晶TV バックライト

【センシングおよび制御全般】
・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

C2000™ リアルタイム・マイコンを用いた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。

 

C2000™ リアルタイム・マイコンを用いたモーター制御の構成例

関連リンク:Smart Power Solution(東京エレクトロンデバイス長崎)

 

C2000™ リアルタイム・マイコンを用いた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。

C2000™ リアルタイム・マイコンを用いたモーター制御の構成例

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。

 

C2000™ リアルタイム・マイコンのデジタル電源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 TIDM-02000
DC/DC 2Ph Interleaved LLC TIDM-1001 500W 370-410VDC 12VDC 95% F2837x
F28002x
TIDM-1001
DC/DC 2PH Interleaved Boost Converter with isolation TIDM-SOLAR-DCDC 500W 200-300VDC 400VDC 94% F2803x TIDM-SOLAR-DCDC
DC/DC Phase Shifted Full Bridge TIDM-PSFB-DCDC 600W 380-400VDC 12VDC 95% F2802x TIDM-PSFB-DCDC
DC/DC Bi-directional Full-Bridge Boost Converter TIDA-00951 2kW 48VDC 400VDC 94% F2803x TIDA-00951
DC/AC 1Ph DC/AC TIDM-HV-1PH-DCAC 600W 400VDC 110Vac/
220Vac
98% F28004x
F2837x
TIDM-2PHILPFC
AC/DC 2PH Interleaved PFC w/ Power Metering TIDM-2PHILPFC 700W 110Vac/
220Vac
400VDC 97% F2803x TIDM-2PHILPFC
AC/DC Vienna Rectifier-based 3Ph PFC TIDM-1000 2.4kW 110Vac/
220Vac
600VDC/ 700VDC 98% F2837x
F28004x
F2838x
TIDM-1000
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
TIDM-02008

設計・量産受託

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

関連リンク:設計受託サービス 量産受託サービス

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(Smart Power Module)

関連リンク:Smart Power Solution(東京エレクトロンデバイス長崎)

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)

 

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