Die neuen Geräte vereinfachen die Steuerung von bürstenlosen und sensorlosen Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren) und ermöglichen einen präzisen Betrieb bei höheren Drehzahlen mit hoher Genauigkeit für energieeffiziente Haushaltsgeräte und Elektrowerkzeuge.
Der Bedarf an höherer Effizienz und geringeren Systemkosten für motorbetriebene Geräte wie Staubsauger, Geschirrspüler und Kühlschränke sowie Elektrowerkzeuge treibt den Wandel von herkömmlichen Motoren mit integrierten Positionssensoren hin zu sensorlosen BLDC-Motoren voran. Die neuen RL78/G1F-Mikrocontroller integrieren schnelles 3-Phasen-Timing, dedizierte Komparatoren und Operationsverstärker für eine schnelle sensorlose Steuerung. Die für die sensorlose Steuerung erforderlichen Peripheriefunktionen, darunter Hochgeschwindigkeitstimer und Komparatoren, tragen dazu bei, bis zu 20 externe Komponenten einzusparen und die Entwicklungskosten zu senken. Darüber hinaus hat Renesas einen dedizierten Hilfstimer für die Motorsteuerung hinzugefügt, um eine verbesserte Regelung über einen größeren Drehzahlbereich zu ermöglichen.
Die wichtigsten Merkmale der RL78/G1F-Mikrocontroller:
1) Spezielles Motorsteuerungssystem mit neuem Hilfstimer für Betriebsfrequenzen bis zu 64 MHz.
Zusätzlich zum in bestehenden Renesas-Mikrocontrollern vorhandenen Pulsweitenmodulations-Ausgangstimer (PWM) mit einer maximalen Taktfrequenz von 64 MHz verfügt der RL78/G1F über einen neuen Hilfstimer für die Motorsteuerung, der mit derselben Taktfrequenz arbeitet. Durch die Kombination dieses Timers mit dem Hochgeschwindigkeitskomparator ermöglichen die neuen Mikrocontroller eine sensorlose Positionserfassung, selbst bei stehendem Rotor und Drehzahlen von über 30.000 U/min unter 120°-Kanalsteuerung. Dies ermöglicht eine anspruchsvolle Motorsteuerung vom Anlauf bis zu hohen Drehzahlen zu geringen Kosten.
2) Der softwarekonfigurierbare, schnelle und hochpräzise PGA senkt die Kosten und vereinfacht die Entwicklung.
Der integrierte programmierbare Verstärker (PGA) zeichnet sich durch eine hohe Ansprechgeschwindigkeit von über 3,0 V/µs (min) und einen variablen Verstärkungsfaktor von 4x bis 32x aus, der per Software wählbar ist. Dadurch entfällt die Notwendigkeit eines externen Verstärkers zur Spannungsmessung oder Überstromerkennung, wie sie in der BLDC-Motorsteuerung verwendet wird. Der PGA verfügt über Masseanschlüsse und Rückkopplungswiderstände, die eine Verstärkung ermöglichen und gleichzeitig das Rauschen hoher Ströme für den Mikrocontroller reduzieren.
3) Ein schneller Zweikanal-Komparator ermöglicht die zuverlässige Erkennung von Überstrom und Rotorposition.
Der RL78/G1F integriert einen solchen Komparator mit einer typischen Ansprechzeit von 70 ns, wodurch ein externer Komparator überflüssig wird. Ein Kanal kann den PGA-Ausgang als Eingangssignal nutzen und ermöglicht so die Überstromerkennung des Wechselrichters während der Ansteuerung bürstenloser Motoren. Die zuverlässige Überstromerkennung wird durch die integrierte Funktion PWMOPA erreicht, die den Komparatorausgang direkt nutzt, um das Ausgangssignal zum Wechselrichter zu unterbrechen. Der zweite Komparatorkanal erlaubt die Auswahl beliebiger Kombinationen positiver und negativer Eingänge von vier Eingangspins zur Rotorpositionserkennung für die sensorlose Ansteuerung von BLDC-Motoren und damit zur Steuerung der induzierten Gegenspannung des Motors. Beide Komparatorkanäle ermöglichen die Auswahl eines externen Eingangspins, der internen Referenzspannung, des dedizierten D/A-Ausgangs des Wandlers sowie eines negativen Eingangs.
4) IrDA-Kommunikationsfunktion (Infrared Data Association) und D/A-Wandler.
Der RL78/G1F verfügt über einen Ein- oder Zweikanal-D/A-Wandler – eine Funktion, die in vergleichbaren Produkten mit 64 KB Flash-Speicher oder weniger bisher nicht verfügbar war. Renesas hat zudem die serielle Kommunikationsfunktion um IrDA-Unterstützung erweitert und damit das Anwendungsspektrum vergrößert, beispielsweise für vereinfachte Diagnose, Überwachung, elektronische Verriegelung (E-Lock) oder mobile Endgeräte.
5) Das 4 mm x 4 mm große Gehäuse reduziert den Platzbedarf auf der Leiterplatte und ermöglicht so kompaktere Anwendungen.
Die Produktlinie umfasst 24-polige HWQFN- und 36-polige WFLGA-Gehäuse, beide quadratisch mit den Abmessungen 4 mm x 4 mm. Die 36-poligen WFLGA-Produkte eignen sich besonders für Geräte mit begrenztem Platzangebot. Trotz der geringen Pin-Anzahl unterstützen die Mikrocontroller duale Spannungsversorgungen, sodass die CPU wahlweise mit 3 V oder 5 V betrieben werden kann, während die Kommunikation mit 1,8 V möglich ist.
