FőoldalKonstruktőrA 8 bites mikrovezérlőkbe integrált komplementer hullámforma-generátorok
2017. június 09., péntek ::

A 8 bites mikrovezérlőkbe integrált komplementer hullámforma-generátorok

A komplementer hullámforma-generátor (Complementary Waveform Generator – CWG) félhidas (ún. „half-bridge”) és teljes H-hidas meghajtású (ún. „full-bridge”) vezérlési alkalmazásoknál, illetve motorvezérlés során is hasznos lehet. Még kedvezőbb a helyzet, ha a generátor választható bemeneti forrásokkal is rendelkezik, és polaritásvezérlést, automatikus lekapcsolást és automatikus helyreállítást is támogat

Mindezen funkciók néhány 8 bites mikrovezérlő esetében perifériaként, jelentős processzorterhelés nélkül rendelkezésre bocsáthatók. Az 1. ábra egy ilyen perifériás kialakítás blokkdiagramját mutatja

1. ábra. Egy komplementer hullámforma-generátor egyszerűsített blokkvázlata

A diagram minden egyes blokkja a CWG egy-egy funkcionális elemét szimbolizálja. A CWG a számos választható bemenet közül az egyik esetében állít elő komplementerkimenetet. A kimenet a különböző üzemállapotokban [pl. ellenütemű, unipoláris vezérlés (ún. „steering PWM”), félhidas, teljes H-hidas meghajtás] módosítható.

Az órajelforrás kiválasztható és felhasználható arra, hogy a komplementerkimeneti hullámformapár közé egy holtsávi késleltetést beiktassunk. Minden egyes kimeneti csatlakozó egyéni kimenetengedélyező vezérléssel rendelkezik, továbbá e kivezetések polaritása szintén egyenként állítható. Hibaesemény esetén a kimenet azonnal megállítható, a hibaok megszűnésekor pedig helyreállítható.

Bemenetek

Bemeneti forrásként szolgálhatnak a CWGxIN csatlakozókra vezetett külső bemenetek vagy más belső perifériák kimenetei is. A bemeneti forrást kiválasztó bitek értelemszerűen a bemeneti forrás kiválasztására szolgálnak, a bemeneti források és a kiválasztóbitek beállításai eszközönként eltérők lehetnek.

Az elérhető perifériák közül bemenetként történő használatra alkalmas a komparátor, az összehasonlításos elvű impulzusszélesség-modulátor modul (Capture/Compare PWM – CCP), a numerikus vezérlésű oszcillátor (Numerically Controlled Oscillator – NCC), illetve a konfigurálható logikai cellák (Configurable Logic Cell – CLC) is. A kiválasztott perifériát mindenekelőtt a CWG bemeneteként kell konfigurálni. Azoknál a perifériáknál, amelyek támogatják a periféria-kivezetéskiválasztó (Peripheral Pin Select – PPS) funkciót, a CWGxIN bemeneti csatlakozót a PPS bemenetkiválasztó regiszter (xxxPPS) megfelelő beállításával bármely más csatlakozóra át lehet helyezni. Az „xxx” megjelölés megfelelő megváltoztatásával a CWGxIN regiszternévben bármely I/O csatlakozó hozzárendelhető a CWGxIN-hez.

A CWG kimenet átállítható az alábbi üzemállapotok bármelyikébe: félhidas, kétirányú (előre/hátra haladó) teljes H-hidas, ellenütemű (push-pull), avagy unipoláris vezérlés. Az üzemmódválasztást csak bizonyos eszközök támogatják, amelyek erre az üzemmódválasztó bitek megfelelő beállításával adnak lehetőséget. A 2. ábra a CWG kimenetét mutatja a Microchip PIC16F161X kontrollercsalád különböző üzemmódjaiban.

2. ábra. A CWG különböző működési üzemmódjai

A félhidas módban a bemeneti jel kétféle változata kerül előállításra a kimeneten, amelyek a bemeneti jel eredetije és inverze. A kétirányú, teljes H-hidas meghajtású üzemmódokban három kimenet statikus meghajtást valósít meg, míg a negyedik a bemeneti adatjelet ismétli. Az üzemmódválasztó regiszterben a megfelelő bit átbillentésével lehet az előre- és hátrahaladó módok között választani.

Az ellenütemű módban a generált kimeneti jelek a bemenet alternáló másolatai. Az unipoláris vezérlési módban a vezérlő (steering)-bitek megfelelő engedélyezésével a bemeneti jel a négy CWG kimenet bármelyikén replikálható. Ha a vezérlőbitek törlésre kerülnek, a CWG kimeneti jelet a vezérlő adatbitek határozzák meg. Szinkronvezérlési módban szükséges egy következő bemeneti esemény ahhoz, hogy a vezérlőbiteknél beiktatott változások érvényre juthassanak. A nem szinkronizált vezérlési módban a vezérlőbiteken végrehajtott változtatások a következő utasításciklusban jutnak érvényre.

A holtsávi vezérlés referencia-órajele több, különböző órajelforrásról választható meg az órajel-kiválasztó bitek segítségével. A bemeneti forrásokhoz hasonló módon az elérhető órajelforrások választéka is eszközönként eltérő lehet.

Holtsávi vezérlés

A holtsávi vezérlés át nem lapolódó kimeneti jeleket biztosít félhidas üzemmódban, illetve irányváltást tesz lehetővé teljes H-hidas meghajtású üzemmódban. A jel megakadályozza a külső teljesítménykapcsolók keresztátvezetését, a kiválasztott órajelforrás a késleltetés beiktatása szempontjából referenciajelként szolgál.

A felfutó és lefutó holtsávi számlálóregiszterekben legfeljebb 6 bites érték tárolható el az órajel-késleltetési periódusok számolása céljából. Ha a CWGxB alacsony szintre kerül, a felfutó élhez társított holtsávi számláló számolni kezd, és késlelteti CWGxA-t egy 10 órajelnyi periódusig, miután magas szintre kerül vissza. Hasonlóképpen, ha CWGxA alacsony szintre kerül, a lefutó élhez társított holtsávi számláló számolni kezd, és késlelteti CWGxA-t egy 10 órajelnyi periódusig, miután magas szintre kerül vissza.

A holtsáv időzítése az órajel-periódusok számlálásával történik, nulla kiindulási értékről addig az értékig, ami a hozzá tartozó számlálóregiszterben szerepel. Vannak esetek, amikor ez az időzítési kalkuláció nem teljesen pontos. Ezt nevezzük időzítési bizonytalanságnak (lásd az alábbi 3. ábrát).

3. ábra. Időzítési bizonytalanság

Ha a holtsávidőzítőt triggerelő felfutó és lefutó források aszinkronbemenetekről érkeznek (pl. külső bemenet a CWGxIN kivezetésre), az bizonytalanságot jelent az időzítésekre nézve.

Automatikus lekapcsolás

Az aktív alacsonyszint-vezérlésű, automatikus lekapcsolást hibaesemény-forrás vagy szoftverfunkció triggerelheti. A hibaesemény-forrás az automatikus lekapcsolásvezérlő regiszter segítségével választható ki.

Ha a kiválasztott hibaesemény-forrás alacsony szintre kerül, a kimeneti pont lekapcsolt állapotba kerül át. A lekapcsolt állapotban lévő kimeneti pont jelszintje lehet kényszerített alacsony, kényszerített magas, háromállapotú vagy inaktív, amelyet az automatikus lekapcsolás-állapotvezérlő bitek segítségével lehet beállítani. Az automatikus lekapcsolásvezérlő regiszter lekapcsolásbitjének szoftverből történő beállítása a kimenetet lekapcsolt állapotba kényszeríti, mely addig tartható, amíg megérkezik a szoftverből történő vagy automatikus törlés, amelyhez szükséges az automatikus újraindítást engedélyezni az erre rendelkezésre álló engedélyezőcsatlakozó segítségével.

Kimenetengedélyezés

Valamennyi CWG kimeneti pont esetében egyedileg rendelkezésre áll a kimenetengedélyezés lehetősége. Ha ennek értéke egy adott bitre „0”, a CWG és a kimenet között nincs kapcsolat, ha viszont „1”, az aktív hullámforma érvényessé válik a csatlakozón a belső portprioritási beállításnak megfelelően.

A kimenetvezérlés teljes egészében kikapcsolható a modulengedélyező bit „0”-ba állításával. A CWG-ben a kimenetengedélyezés a kimenetengedélyező bitekkel vezérelhető, ahol a bitek „1”-be állítása engedélyezési a kimenetet.

Bizonyos eszközök lehetővé teszik, hogy a CWG kimenetet az alapértelmezett kivezetésekről áthelyezzék az ún. „alternate pin” funkcióval. A PPS-t támogató eszközök esetében nem áll rendelkezésre kimenetvezérlés, ehelyett minden eszközkivezetéshez egyedi kimenetkiválasztás érhető el a PPS regiszter vezérlésén keresztül. Ha a kimenet a PPS regiszterben nem kerül kiválasztásra, a periféria és a kimeneti pont között nincs kapcsolat.

Polaritásvezérlés

A polaritásvezérlés segítségével valamennyi CWG kimenet esetében egymástól függetlenül, egyedileg lehet a kimeneti jel polaritását megváltoztatni (invertálni). Ha a kimeneti polaritásbit értéke „1”, az általa vezérelt kimenet aktív alacsony szintű lesz, logikai „0” érték esetén pedig aktív magas. A kimeneti jel polaritásának invertálásával elérhető, hogy két kimenet ugyanazt a jelet állítsa elő.

Konfiguráció

A Microchip MPLAB programkód-konfigurátora (Microchip Code Configurator – MCC) alkalmas a CWG modul konfigurálására. Az MPLAB X integrált fejlesztőkörnyezet beépülőmoduljaként működő, felhasználóbarát MCC meghajtókat generál a PIC mikrovezérlők perifériáinak vezérlésére és meghajtására, amelyek alapját a grafikus felhasználói felületen végzett beállítások adják.

Összefoglalás

A Microchip 8 bites mikrovezérlőiben található komplementer hullámforma-generátorok nagy pontosságú, félhidas és teljes H-hidas meghajtású vezérlési megoldást szolgáltatnak motorvezérlési alkalmazások számára. Az integrált CWG-k a bemenetválasztást, a holtsávi késleltetést és polaritásvezérlést is, továbbá az automatikus lekapcsolást és automatikus helyreállítást is támogatják.

A Microchip Technology honlapja

Tudomány / Alapkutatás

tudomany

CAD/CAM

cad

Járműelektronika

jarmuelektronika

Led technológia

Led technológia

Rendezvények / Kiállítások

Mostanában nincsenek események
Nincs megjeleníthető esemény