高精度處理器滿足工業(yè)應(yīng)用對(duì)系統(tǒng)功能的需求

——訪ADI技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理張鐵虎

今天，提高電力和工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的能效已成為一項(xiàng)全球化運(yùn)動(dòng)，要求利用尖端技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化電源管理。針對(duì)上述應(yīng)用，需要采用兼具高性能、高精度和高能效的處理器以滿足系統(tǒng)功能的需求。

以電機(jī)控制系統(tǒng)為例，設(shè)計(jì)人員需要更高性能的處理器來執(zhí)行更復(fù)雜的算法，確保根據(jù)系統(tǒng)行為的實(shí)時(shí)變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，從而獲得更平穩(wěn)的工作性能并降低功耗。運(yùn)用無傳感器矢量控制，則可以實(shí)現(xiàn)更高的電機(jī)控制效率。設(shè)計(jì)人員利用高級(jí)建模技術(shù)可以精確判定轉(zhuǎn)軸位置和/或轉(zhuǎn)速，而無需使用位置/速度傳感器，這樣系統(tǒng)尺寸更小，成本更低，可靠性則更高。此時(shí)，則需要高精度ADC提供電機(jī)狀態(tài)精確建模所需的精密數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，從而能夠精確估計(jì)相應(yīng)的位置/轉(zhuǎn)速。

據(jù)ADI技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理張鐵虎先生介紹，在這類應(yīng)用中，處理器不但要具有高主頻，集成高精度的ADC也非常關(guān)鍵。

圖：ADI技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理張鐵虎

和市場(chǎng)上的現(xiàn)有產(chǎn)品相比，ADI最新推出的BF50x Blackfin處理器以通常時(shí)鐘為150MHz至200MHz的處理器價(jià)格提供了400MHz的性能，且內(nèi)置的雙SAR ADC，是高性價(jià)比的選擇。（Blackfin處理器BF50x的具體介紹請(qǐng)?jiān)L問以下鏈接：/news/embed/201001/53097.htm。）

 圖：Blackfin BF50x

“由于采用雙MAC，BF50x可獲得高達(dá)800MMAC的性能，是同類產(chǎn)品的兩倍。因此，設(shè)計(jì)人員不僅能夠利用更復(fù)雜的算法實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的系統(tǒng)功能和更高精度，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)許多系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)目標(biāo)，如實(shí)時(shí)處理更多數(shù)據(jù)，延時(shí)更短，將處理任務(wù)集中于單個(gè)處理器進(jìn)行，以及更靈活地優(yōu)化系統(tǒng)接口和控制能力?！睆堣F虎表示，“BF50x是首款集成SAR ADC的Blackfin處理器。與pipeline ADC相比，SAR ADC在12位的分辨率下提供了更高的精度。而ADC又以獨(dú)立Die的方式集成，比數(shù)模混合電路設(shè)計(jì)精度更高，如下圖所示。此外，BF50x還集成了4MB的同步、并行閃存，省去了外部存儲(chǔ)器，降低了總成本。BF50x還引入一個(gè)新外設(shè)ADC控制模塊(ACM)，它可以使ADC采樣以一種低開銷、精確的方式與外部事件同步?！?/p>

 圖：Blackfin BF50x處理器架構(gòu)

在UPS應(yīng)用中，處理要能實(shí)現(xiàn)UPS系統(tǒng)的精確、無波動(dòng)功率控制，同時(shí)本身具有精確分析負(fù)載變化的能力，并且能實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)負(fù)載突變和喪失事件。據(jù)張鐵虎先生介紹，以Blackfin BF50x處理器為例，它配有兩個(gè)三相PWM單元，可提供高級(jí)電源切換功能，使UPS系統(tǒng)能夠動(dòng)態(tài)響應(yīng)各種負(fù)載條件下的非線性負(fù)載；此外還具有本地控制能力，可執(zhí)行啟動(dòng)/關(guān)斷控制和電壓調(diào)整等功能。

其他一些工業(yè)應(yīng)用也要求處理器具有更高的性能。以可再生能源逆變器應(yīng)用為例，需要采用適合執(zhí)行復(fù)雜算法的高性能處理器，支持逆變器將變化不定的直流輸出轉(zhuǎn)換為“干凈”的電流，以及對(duì)住宅和城市光(PV)電池陣列及風(fēng)輪機(jī)產(chǎn)生并流入商用電網(wǎng)和/或本地電網(wǎng)的電流進(jìn)行調(diào)整。Blackfin BF50x處理器的信號(hào)處理性能可確保實(shí)現(xiàn)超高效能量提取和傳輸，同時(shí)提供高級(jí)電源切換控制功能，支持防孤島和最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)能力，因此該系列是可再生能源和智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的最佳選擇之一。

對(duì)于工業(yè)控制和自動(dòng)化、產(chǎn)生可再生能源和智能電網(wǎng)分配等各類應(yīng)用，憑借BF50x等高精度處理器，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員得以采用先進(jìn)的功率控制技術(shù)大幅提高能效，從而節(jié)約更多能源，減少污染排放，并節(jié)省大量資金。