电源架构微控制器PXS20的性能特点及应用电路

飞思卡尔公司的PXS20是32位双核双发射器的电源架构微控制器，满足安全标准IEC61511和IEC61508（SIL3），能降低设计复杂性和减少所用的元件。双发射级流水线核，可变长度编码（VLE），集成了存储管理单元（MMU）和信号处理引擎，带误差检测代码的4KB指令缓存，主要用于消费类电子，工业控制，太阳能逆变器，机器人和马达控制等。此处介绍了PXS20主要特性，方框图，以及采用PXS20控制的太阳能逆变器基本架构，1kW，3kW，10kW和大于10kW以及微逆变器的太阳能逆变逆变器。解决方案架构图。

PXS20系列32位PowerArchitecture®微控制器专门用于满足安全标准IEC61511和IEC61508（SIL3）的要求。它通过将关键功能安全特性放在具有双核，双问题架构的单个芯片上来降低设计复杂性和组件数量，该架构可以在锁步模式（冗余处理和计算）与解耦并行模式（独立的内核操作）之间静态切换）。PXS20微控制器是SafeAssure解决方案。

PXS20系列微控制器是基于Power Architecture技术构建的片上系统设备，并包含一些增强功能，可改善架构在嵌入式应用中的适应性，并包括对数字信号处理（DSP）的附加指令支持。），并集成诸如增强的时间处理器单元，增强的排队模数转换器，控制器局域网和增强的模块化输入输出系统等技术。

PXS20系列32位微控制器是集成安全控制器中的最新成果。PXS20系列的高级且经济高效的主处理器内核符合Power Architecture嵌入式类别。它以高达120 MHz的速度运行，并提供针对低功耗进行了优化的高性能处理。它利用了当前Power Architecture设备的可用开发基础架构，并得到软件驱动程序，操作系统和配置代码的支持，以协助用户实施。

PXS20主要特性：

•高性能e200z4d双核

– 32位PowerArchitecture®技术CPU

–核心频率高达120 MHz

–双发行的五级流水线内核

–可变长度编码（VLE）

–内存管理单元（MMU）

–带有错误检测代码的4 KB指令高速缓存

–信号处理引擎（SPE）

•可用内存

- 1 MB闪存ECC

- 128 KB的片上SRAM，带有ECC

-内置RWW能力EEPROM仿真

•SIL3 / ASILD创新的安全理念：锁步模式和故障安全保护

的球关键组件（例如CPU内核，eDMA，交叉开关）的复制（SoR）

–故障收集和控制单元（FCCU）

–连接到FCCU的SoR的输出上的冗余控制和检查器单元（RCCU）

–硬件触发的

启动时内置内存自测（MBIST）和逻辑（LBIST）–启动时内置自测用于软件触发的ADC和闪存

–复制安全性增强的看门狗

–复制结温传感器

–不可屏蔽中断（NMI）

– 16区存储保护单元（MPU）

–时钟监视单元（CMU）

–电源管理单元（PMU）

–循环冗余校验（CRC）单元

•解耦并行模式，可高效使用复制核

•Nexus Class 3+接口

•中断

–复制的16优先级控制器

–复制的16通道eDMA控制器

•可以分别编程为输入，输出或特殊功能的GPIO

•三个6通道通用eTimer单元

•2个Flex PWM单元

–每个模块4个16位通道

•通信接口

– 2个LINFlexD通道

– 3具有自动芯片选择生成功能的DSPI通道

– 2个带有32个消息对象的FlexCAN接口（2.0B有效）

FlexRay模块（V2.1版本A），带有2个通道，64个消息缓冲区和高达10 Mbit / s的数据速率

•两个12-位模数转换器（ADC）

– 16个输入通道

–可编程交叉触发单元（CTU），用于将ADC的转换与定时器和PWM同步

•正弦波发生器（带低通滤波器的D / A）

•片上CAN / UART自举程序

•3.0 V至3.6 V单电源

•环境温度范围–40℃至125℃

•结温范围–40℃至150 ℃

PXS20目标应用：

消费者：

锅炉加热控制工业

可编程逻辑控制（PLC）

输入输出控制（I / O控制）

离网太阳能逆变器

商用太阳能逆变器

住宅太阳能逆变器

无人驾驶汽车（地面，空气，水）

运动控制

过程控制

机器人机械手

机器人手臂

医疗/保健

麻醉

机监护仪 通气机和呼吸

机电机控制

步进电机

图1。PXS20

控制的太阳能逆变器PXS20控制的太阳能

逆变器

如今，对绿色能源的需求非常强劲。满足这种需求的一种可能的选择是将太阳能转换成电能。此过程由光伏（PV）太阳能电池板支持，该太阳能电池板会产生各种DC输出电压和输出功率。

在从直流电到交流电的转换中，专用的逆变器为太阳能电池板保持正确的工作点，以最大程度地利用太阳能。飞思卡尔半导体基于PowerArchitecture®技术构建的处理器非常适合于控制此类逆变器。飞思卡尔提供了许多基于Power Architecture技术的PX微控制器产品组合，用于电源管理和电机控制应用。这些设备的目标产品组合包括消费，工业和其他市场。PX系列电源架构设备中的一个微控制器可以控制整个三相逆变器的各种配置和输出功率。

图2.太阳能晶体逆变器基本架构图

图3.采用H桥拓扑的太阳能涡轮逆变器的PWM连接示意图

该演示器使用标准的PXS20控制器板和可支持H桥或H5拓扑的三相逆变器模拟板。每相的输入由隔离的15V DC电源表示（替换此演示器中的太阳能电池板）。控制和测量电路可以由分离的DC电源或相电源之一供电。

图4.太阳能晶体逆变器演示板外形图

图5.小于1kW的太阳能涡轮逆变器解决方案

图6.小于3kW的太阳能同轴逆变器解决方案

图7.小于10kW的太阳能涡轮逆变器解决方案

图8.大于10kW的太阳能涡轮逆变器解决方案

图9.太阳能微逆变器解决方案

责任编辑：gt