基于瑞萨RA6T2 MCU实现过电流保护功能

本篇介绍如何在使用RA-T系列芯片时，通过使用内部比较器ACMPHS配合POE模块，实现过电流保护，从而替代传统的硬件保护电路，这样可以降低项目的BOM成本。本篇文章以RA6T2为例，设置和使用方法适用于RA-T系列其他芯片和相关领域。

在电源和马达相关应用中，具有一定的功率输出和能量转换，所以一般需要设计保护动作，从而确保在异常情况下，能够紧急关闭输出，停止系统，以保护设备和使用人员的安全。在新开发的5KW三相无桥PFC项目中，用MCU内部的ACMPHS模块配合POE，设计保护动作，这样就替代了传统过电流硬件保护电路，为客户减少了硬件成本。

本系统的主要功能是将三相AC380V动力电压转化为DC700V直流电压，供后续用电部件使用，设计使用功率可达5kw。系统框图如下所示。

在如此高功率的应用场景下，需设计硬件比较电路，时刻监控系统电流的大小。保证在电流异常情况下，能够切断系统控制输出，停止系统运行。如采用MCU外部硬件设计实现，一般需要三套比较器电路。本应用中，由于三相电流参与算法调节控制，所以这三相电流是芯片必须进行采样的AD信号。可将三相电流采样数据，同时输入到MCU中三个内部高速比较器中，叠加DAC模块的配合，进行阈值设计，实现POE的保护动作。

本文建议使用FSP（关于FSP的使用介绍可在瑞萨官网上搜索资料作为参考）搭建程序框架。

（1）在工程的stack选项卡中，点击添加高速比较器功能模块单元，如下图所示。由于在应用中需要对三相电流进行采样，所以需要添加三个高速比较器功能模块，通道分别选择0、1、2。

在三个高速比较器模块的属性中，分别选择三相电流AD输入作为输入信号源（IVCMP）。阈值电压的设置部分的具体内容，请参考下节内容。

（2）如上图所示，阈值电压（IVREF）可采用内部DA模块生成，进一步降低外围电路设计需求。DA模块可同样的通过FSP添加。

在DA模块的属性中进行设置，本应用中重点的设置包括通道号、数据格式和内部输出使能。

具体的DA输出电压值，可在初始化时，通过代码具体设置。如下所示：（本文只展示功能设置过程，具体数值与系统设计有关，此处不展开说明）

R_DAC_Write（&g_dac0_ctrl，2860)；

R_DAC_Write（&g_dac1_ctrl，2860)；

R_DAC_Write（&g_dac2_ctrl，2860)；

（3）通过FSP添加POE保护模块。

将内部比较器输出设置为POE输入信号源，POE将根据比较器的结果，产生动作信号。

（4）在GPT模块中设置POEG禁止输出使能，在异常情况发生触发时，切断GPT的输出信号。

     

综上，本文介绍了在使用RA-T系列芯片设计电机和电源相关项目时，使用MCU中的内部比较器ACMPHS配合POE模块可以实现系统保护功能，并展示了FSP设置所涉及到的关键步骤。可以最大限度地发挥瑞萨芯片的自身优势，为客户提供更好的解决方案。