基于XE164的变频器方案

基于XE164的变频器方案

3、Infineon XE164与TMS320F240x对比

(一)现在变频器的主控芯片可能有以下几种选择：

基于16位DSP方案（TI的TMS320F240x等）；

基于16位RTS方案（Infineon 的XE164）。

下面我们将在16位DSPTMS320F240x和16位RTS XE164作一个比较。

(二)处理器的运算速度

XE164为80MHz，而TMS320LF240x最高为40MHz。在变频器这样一个多变量、多任务的系统中，尤其是如果采用电压空间矢量控制算法（SVPWM）、矢量控制、直接转矩控制（DTC）算法的话，要求的运算数据量更大。显然XE164不管是在SPWM算法中还是升级到SVPWM、矢量控制、DTC等算法都会有更好的性能。

(三)内核区别

●XE164是采用16位的C166SV2内核，具有以下特点：

●内核速度更快：高达100 MIPS，内嵌DSP单元；

●集成度更高，BOM 价格更低：片内集成EVR、OSC…

●15个时钟周期的32 x 32位乘法运算

●单周期32 / 16位除法运算

●单周期16 x 16位乘累加（MAC）

●64位宽Flash 接口支持单周期指令执行和零周期跳转（分支预测单元）

●支持基于Keil 和Tasking 编译器的DSP 库

相比之下，TMS320F240x是16位的C24x内核，执行32位乘法比XE164要慢好多倍，由于需要非常丰富的外设，硬件成本上要多出不少，数据处理上不方便在线处理运算SPWM数据，需要预先算好表格，因此修改很不方便，精度受表格数据精确性影响不易很精确。

(四)片上存储器比较

XE164片上有1600KB的Flash，适合在线运算数据表格的存储，也能存储更多变量，有效地提高系统性能，还具有其他新的功能：

●片内集成ECC 和MPU

1.读访问期间检测并纠正一位错误

2.检测双位错误

3.存储器保护单元（SIL3）

●256 KB 内嵌Flash 模块

1.既可用于存储指令代码、也可用于存储常量数据

2.128位宽读接口

●单电压Flash

●所有Flash 块支持并行编程和擦除操作

●20 年数据保持能力：1000次写/擦除操作

● 5 年数据保持能力：15000次写/擦除操作

●高达82 KB SRAM

1.64 KB 程序RAM：执行程序时无需插入等待状态

2.16 KB 数据RAM：用于存储变量

3. 2 KB 双口RAM：用作寄存器或堆栈

TMS320F240x片上最多2.5千字（KW）的RAM，不适合大块数据的在线传送。

（五）AD性能比较

在高精度控制场合，高速、高精度、高SN比的AD是需要的，为了减少系统成本，缩小体积，在精度允许的情况下，片内AD是控制的首选。

TMS320F2802的AD是10位，最高转换频率为1.5MHz，可以选择内部或外部参考电压，电压输入范围是0~5V，即使采用过采样的方式，用于SVPWM、DTC控制算法，其采样转换的速率和精度都能完全满足变频器控制要求，同时还具有如下优点：

●2个独立的、具有同步转换功能的ADC模块

●5V和3.3V电源电压

●两个可同步工作的ADC，总共最多24路通道

●10位转换精度±2LSB ，转换时间最小675ns

●可选择数据预处理（数据压缩、范围检查）

●具备结果FIFO功能

●外部触发事件（来自CAPCOM6和定时器单元）

TMS320F240x的AD是10位精度，最高转换频率为1MHz，在精度要求高的控制场合，不能很好地满足要求。

（六）PWM产生比较

变频器最核心的部分就是PWM的波形产生，控制核心的波形产生器产生PWM波的使用方便性、多样性是开发变频器厂家和人员最关注的一个。

XE164有两种PWM信号：4路16位的PWM信号,可以4路单独配置、互补成对输出配置，这对于3相变频器这样要求互差120°PWM波的实现更容易、更精确、软件干预更少，还具有：

●多个模块具有同步和计数功能

●多达4个独立的模块可供使用

●基本工作模式

●捕获模式：用于测量时间（转速控制）

●比较模式：用于产生PWM

●触发模式：用于附加调制

●单次模式：用于灵活的产生信号

●多通道模式：用于单极电机

●块切换模式：用于无刷直流电机

TMS320F240x只有16位PWM产生器，3相PWM波相位要软件干预调节，编程实现与软件维护性能都不如XE164好。

（七）安全性和可靠性

自XE16xM系列开始，英飞凌开发的16位微控制器提供：

●专用的一组安全特性和安全概念–为实现SIL3 做准备

●（MPU、CRC、FLASH & RAM ECC和MCHK）

●冗余性

1.2个独立的、可并行同步转换的模数转换器

2.多个Flash模块，支持并行访问、同时执行读写操作

3.片外晶振一旦出现问题（如果外部晶振失效），紧急启用片内振荡器

（八）通信功能

XE164 具有MultiCAN，和通用串行接口单元（USIC），能更好满足目前市面上多种通信模式存在的需求

MultiCAN 特性：

●全功能CAN V2.0B active（和11898标准兼容）

●多达6个独立的CAN节点

●多达256个报文对象（所有节点共用）

●可编程接收滤波

●强大的分析能力

●支持FIFO数据处理

●支持自动网关模式

●灵活的中断处理

通用串行接口单元（USIC）：

●可处理UART、SPI、LIN、I2C和I2S

●支持数据缓存处理

●可被单独配置（包括波特率产生）

●可处理全双工数据传送

●无需复位即可重新编程