本文导读
近年来,汽车电子技术快速发展,带来的安全问题日益突出,人们对功能安全的需求越来越强烈,在汽车电机控制应用,即使是“低端”电机控制应用也越来越需要满足ASIL-B或更高的标准。电机控制应用的芯片多种多样,然而高度集成且能满足功能安全的芯片却很少,您还在为寻找此类芯片而烦恼吗?不妨来看一下NXP新推出的S32M2xx。
S32M资源优势介绍
S32M2xx是一个基于ARM Cortex M4F或M7F内核,功能安全等级达到ASIL-B,且集成MOS管预驱的用于电机控制的芯片,S32M2xx有多种型号,S32M241~S32M244型号是内部集成S32K144内核和AE外设,如图1;S32M274和S32M276是内部集成S32K312内核和AE外设,如图2。芯片内核部分引脚与AE外设部分引脚在内部相连,内核通过SPI进行通信来控制AE外设。因为芯片集成度高,硬件电路设计会很简单。
图1S32M24x芯片框图
图2 S32M27x芯片框图
芯片资源介绍
S32M24x和S32M27x的AE外设基本一样,主要资源区别在于内核部分,图3和图4展示6种型号的资源差异。资源越丰富的型号成本越高,实际应用应根据需求,选择合适的型号,一般优先选择S32M24x型号。下文主要介绍S32M24x的资源。
S32M24x内核部分主要特点:
32位ARM Cortex-M4内核高达80MHz;
具备FPU、MPU、DSP、TPIU、DMA、CRC模块和安全模块CSEc;
嵌套中断向量控制器(NVIC)、唤醒中断控制器(AWIC)、不可屏蔽中断(NMI);
软件看门狗(WDG)、硬件看门狗(EWM);
调试接口:SWD和JTAG;
带ECC的FLASH、EEPROM和RAM;
FastIRC(48 MHz)、Slow IRC(8 MHz)、Low-power oscillator(128 KHz);
外部晶振支持4~40M,PLL 单元(最大 320 MHz VCO);
具备通信模块:LPUART、LPSPI、LPI2C、FLexCAN;
FlexIO,可模拟UART、SPI、IIC、IIS和PWM生成;
低功耗定时器LPTMR、LPIT和一个比较器模块(CMP);
4个FTM,支持定时、输入捕获,输出比较和PWM产生;
一个TRGMUX、两个PDB和两个12bit的ADC模块,可用于电机控制的电压、电流和温度采样等;
IO支持5V 电源和高ESD/EFT 性能。
AE外设特点:
12V供电,集成线性电压调整器可选择3.3V或5V,用于内核部分供电;
额外的5v稳压器可输出30mA的电流,可用于外部设备,如外部CANPHY或传感器;
一个电源管理控制器(PMC),支持多种电源模式;
集成三个高边和三个低边预驱,在40khz目标总栅极电荷有75nC;
使用外部电感和二极管的Boost DC/DC转换器选项;
使用外部电容器的充电泵;
内部ADC的高边漏极(DC Link)电压监测;
内部ADC的相位电压测量,可用于方波控制的反电动势检测;
高边和低边驱动器保护的去饱和比较器;
桥接电源过压和欠压检测;
带过流比较器的电流检测;
一个可编程增益的DPGA,可用于电机控制中的电流采样;
模块时钟42MHz,与内核的SPI通信支持4~10MHz;
CAN PHY支持5M的CANFD通信;
LIN PHY支持CXPI协议,完全符合LIN 2.x标准和SAE J2602-2 ,可用于高压(12V)PWM输入。
图3 S32M2xx各型号对比
图4S32M2xx各型号对比
芯片优势和特点
可满足功能安全等级为ASIL-B的应用需求和车规Grade 0的应用目标;
集成LDO、CAN PHY/LIN PHY(看具体型号)和MOS管预驱等,节省外围器件;
具有硬件去饱和保护、过压保护、欠压保护、过流保护和温度监测,电机控制更安全;
NXP提供电机控制例程代码,可通过S32DS 3.5版本配置生成驱动代码,加快开发。
S32M应用方案介绍
S32M24x,主要用于三相无传感器无刷直流(BLDC/PMSM)电机控制,可选择方波控制和单电阻FOC控制。S32M24x在电机应用上与S12ZVM相似,两种芯片是并存的关系,S32M24x更偏向于有静音、功能安全、信息安全、更高算力、security要求的电机控制的应用。其应用场景有很多,例如:燃油泵、水泵、油泵、暖通空调鼓风、发动机冷却风扇、电动超级充电器、可逆雨刷、电动车窗升降器、动力天窗等。
图5S32M244的应用框图(带LINPHY)
图6 S32M244的应用框图(带CANPHY)
S32M2xx支持汽车12V电池供电,可满足汽车中大部分直流无刷电机的应用,以及ASIL B等级的功能安全需求,还有助于降低硬件设计难度和减小客户的PCB尺寸,降低成本和缩短开发周期,实现更高性价比的电机控制设计。
审核编辑:汤梓红
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原文标题:【产品推荐】最新高性能电机控制方案-S32M
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