Renesas Electronics erweitert seinen RX63T-Mikrocontroller um einen neuartigen Steueralgorithmus und vereinfacht damit die Implementierung von digitalem Powermanagement

Düsseldorf, 20.09.2013 - Renesas Electronics hat 41 Produkte in der RX63T Mikrocontroller-Gruppe (MCU) mit 100 bis 144 Gehäusepins um zwei neue Funktionen erweitert. Diese RX63T stammen aus der erfolgreichen hoch performanten RX600-Serie des Unternehmens. Die neu hinzu gekommenen Funktionen sind eine PWM (Pulsbreitenmodulation) Delay-Generation-Funktion sowie eine Steuerfunktion für digitales Powermanagement. Diese ermöglichen eine einfache Implementierung von digitalen Powermanagement-Steuerungslösungen, die für die Realisierung einer energieeffizienten Lösung für die "Smart Society" zu einer entscheidenden Schlüsseltechnologie geworden sind.

Die PWM-Delay-Generation-Funktion erlaubt eine hochaufgelöste Einstellung des PWM-Ausgangssignals mit einer minimalen Schrittweite von nur 312,5 ps (einer Billionstel Sekunde), was eine genauere und noch weiter optimierte Leistungssteuerung ermöglicht. Die digitale Powermanagement-Steuerfunktion umfasst die Integration eines digitalen Powermanagement-Controllers (DPC) in Hardware. Sie ermöglicht einen stabilen Steuer-Algorithmus, der automatisch Inkonsistenzen im charakteristischen Verhalten der Komponenten einer Stromversorgung ausgleichen kann. Damit lassen sich erhebliche Einsparungen realisieren, da man bei der Systementwicklung wesentlich weniger Mannstunden für die manuelle Abstimmung der Stromversorgung aufwenden muss. Beide Funktionen laufen auf High-Speed-Hardware, so dass sich damit höhere Schaltfrequenzen und ein kompakterer Aufbau der Stromversorgungseinheit erzielen lassen.

Die weltweite Klimaerwärmung und Energieengpässe erfordern einen umweltbewussteren Lebensstil. Damit steigt auch der Bedarf für Energiesparfunktionen in elektrischen Haushaltsgeräten oder Consumer-Produkten wie Klimaanlagen und Kühlschränken. Zugleich nimmt auch die Nachfrage nach Low-Power-Design in Embedded-Geräten im Industrieeinsatz zu. Zur Senkung des Stromverbrauchs kommen heute digitale Steuerungen immer häufiger als Alternative zu herkömmlichen analogen Stromversorgungskonfigurationen zum Einsatz. Dementsprechend wird eine genauere Powermanagement-Steuerung immer wichtiger, um einen höheren Wirkungsgrad, kompakteren Aufbau sowie mehr Effizienz in der Entwicklung zu ermöglichen.

MCUs wurden zwar auch schon früher zur Implementierung einer digitalen Powermanagement-Steuerung genutzt, es gab jedoch nur wenige MCU-Modelle mit einer hochauflösenden PWM-Steuerung für diesen Zweck. Zudem benötigt man eine präzise Feinabstimmung, um das Lastverhalten des per Powermanagement zu steuernden Gerätes anzupassen. Dabei muss ein besonderer Abstimmungsprozess die Inkonsistenzen im Betriebsverhalten (Abweichung von den in der Entwicklung definierten Sollwerten) der Elemente im Inneren der Stromversorgung ausgleichen. Weiterhin erfordert eine digitale Powermanagement-Steuerung komplexe Berechnungen für die Steuerung der Rückkopplungsschleife. Dafür benötigt man einen Controller mit höherer Rechenleistung, da die Verarbeitung in Software ausgeführt werden müssen. Mit der RX63T-MCU bringt Renesas seine umfassend skalierbare 32-Bit RX-Produktfamilie ins Spiel: Die MCU bietet einen hochauflösenden PWM-Timer, eine CPU mit 100 MHz Taktfrequenz und alle erforderlichen Justiermechanismen für den Aufbau einer äußerst effizienten Single-Chip-Lösung.

Die wichtigsten Merkmale der neuen PWM-Delay-Generation-Funktion sowie der DPC-Funktion in den MCUs der RX63T-Produktgruppe im Überblick:

1) Hochauflösende PWM-Ausgangsfunktion mit 312,5 ps zeitlicher Auflösung

Die Genauigkeit (Auflösung) des PWM-Ausgangssignals ist entscheidend für eine Powermanagement-Steuerung: Die neue PWM-Ausgangsfunktion gewährleistet dies mit einer maximalen zeitlichen Auflösung von 312,5 ps (im Betrieb mit 100 MHz Taktfrequenz). Diese hochauflösende PWM-Ausgangsfunktion ermöglicht im Zusammenspiel mit der hervorragenden CPU-Leistung des Renesas RX-Cores ein höheres Maß an Präzision zur Umrichter- und Wandlersteuerung. Dies ermöglicht ein hoch-effizientes digitales Powermanagement für den Einsatz etwa in Server-Stromversorgungen oder universellen Stromversorgungssystemen.

2) Robuster Steueralgorithmus zum Ausgleich von Inkonsistenzen beim Betriebsverhalten der Komponenten auf den User Boards

Eine Implementierung der für digitale Stromversorgungen erforderlichen Steueralgorithmen in Hardware ermöglicht einerseits einen kompakteren Aufbau und andererseits die Nutzung schnellerer Schaltfrequenzen (Maximum: 1,85MHz), die für höhere Genauigkeit erforderlich sind. Der robuste Steueralgorithmus kompensiert automatisch Inkonsistenzen des Betriebsverhaltens einzelner Elemente in den Systemen des Kunden, und gewährleistet ein höheres Maß an Stabilität. So müssen Systementwickler nach der Montage der Stromversorgungs-ICs keine Feinabstimmung mehr vornehmen, was den Zeitaufwand in Mannstunden drastisch verringert. Die beschriebenen Funktionen sind in Hardware implementiert; damit lässt sich die hohe Rechenleistung des 32-Bit RX-Cores für die zentrale Verarbeitungsaufgabe (Motor/Umrichtersteuerung etc.) nutzen, während die DC/DC-Powermanagement-Steuerung parallel dazu abläuft.

Für einen einfachen Entwicklungseinstieg bietet Renesas ein RX63T-Starter-Kit. Zwei Produkte von Renesas gibt es für das Debugging: den kostengünstigen E1 Emulator, der auch als Flash-Programmer fungiert, sowie den leistungsfähigen E20 Emulator, der Trace, RAM-Überwachung und andere leistungsfähige Funktionen umfasst. Von externen Anbietern sind zudem verschiedene J-Link Debugger erhältlich.

Die ersten Bemusterungen der Produkte der RX63T-Produkt-Gruppe mit den neuen Zusatzfunktionen sind im September 2013 gestartet.

Für mehr Details zu der RX63T-Spezifikation möchten wir auf die jeweilige Produktseite im Internet verweisen oder kontaktieren Sie eine unserer Renesas Niederlassungen.

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