假設(shè)您是一位工業(yè)驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計師，現(xiàn)在有個任務(wù)請您提出一個專為系統(tǒng)馬達(dá)所設(shè)計的電源保護(hù)方案。無論您決定採用哪種解決方案，都必須考慮系統(tǒng)於異常情況下發(fā)生過電壓、欠電壓和過電流的情形。如果您無法適當(dāng)?shù)卦O(shè)計考慮這些情況，當(dāng)系統(tǒng)因過電流而產(chǎn)生問題，或是馬達(dá)因過電壓/欠電壓而過熱時，系統(tǒng)馬達(dá)都將受到損壞。隨著時間的推移，這將導(dǎo)致潛在的全系統(tǒng)故障，也意味著機(jī)器停止和營收損失。

在這種情況下，您可能會決定增加一個外部電源保護(hù)電路來監(jiān)測過電壓或過電流情況，並在需要時發(fā)送通知以切斷馬達(dá)的電源，這擴(kuò)大了系統(tǒng)的物料清單（BOM），也增加了成本，並佔(zhàn)用了空間。

C2000 Delfino F28377x和Piccolo F28004x MCU系列以多達(dá)8個內(nèi)建比較器子系統(tǒng)（CMPSS）的形式，為這些電源設(shè)計問題提供解決方案。

每個CMPSS包含兩個類比比較器，比較器H（高）和比較器L（低），以及12位整合數(shù)位類比轉(zhuǎn)換器（DAC）。CMPSS使用每個比較器提供不同的電壓或電流閾值，其輸出可用於驅(qū)動觸發(fā)區(qū)（trip zone）。這會強(qiáng)制脈衝寬度調(diào)變（PWM）進(jìn)入四個可能狀態(tài)之一：高、低、高阻抗或無行動。

晶片內(nèi)建比較器是非同步的：無論系統(tǒng)的狀態(tài)如何，當(dāng)比較器的輸入發(fā)生改變時，例如觸發(fā)等事件，它們都會立即做出反應(yīng)。這意味著發(fā)生異常事件時，整個過程以及PWM輸出變化僅需要約55ns。圖1顯示了一個異常事件與一個觸發(fā)區(qū)之間所耗費(fèi)的時間總和。

圖1 : CMPSS偵測到的異常事件與觸發(fā)區(qū)之間的時間間隔

根據(jù)發(fā)生的情況，可以透過觸發(fā)區(qū)子模組（傳送觸發(fā)訊號的位置）執(zhí)行一系列操作。在發(fā)生短路或過電流情況時，觸發(fā)區(qū)子模組允許一次性觸發(fā)（OSHT）。週期的（CBC）觸發(fā)也可能使電流或電壓超過特定閾值時限制了電流或電壓。

最後，F(xiàn)2837x和F28004x亦能實(shí)現(xiàn)了設(shè)計的彈性，因為除了改變PWM狀態(tài)之外，觸發(fā)訊號還可以應(yīng)用在其他情況。這些裝置利用一系列多工器的交叉開關(guān)（X-BAR），以便將多個訊號連接到單一位置。這提供了非常彈性的訊號路徑。增強(qiáng)型脈衝寬度調(diào)變（ePWM）X-BAR可使CMPSS輸出直接發(fā)送到觸發(fā)區(qū)子模組，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)低延時觸發(fā)。

然而，X-BAR系統(tǒng)的實(shí)用性藉由輸出X-BAR得到進(jìn)一步增強(qiáng)，可將觸發(fā)訊號的外部路徑連到通用型輸入/輸出（GPIO）針腳。這對於系統(tǒng)其他部分需要傳送通知異常事件時，非常有用。例如：在工業(yè)驅(qū)動空間有一種使用情況是將觸發(fā)訊號發(fā)送至安全斷開扭矩（STO）電路，此電路在被啟動時阻止馬達(dá)軸進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。

圖2 : 採用CMPSS和X-BAR進(jìn)行保護(hù)的綜合方法

本文分享了如何結(jié)合X-BAR使用比較器子系統(tǒng)來啟動觸發(fā)區(qū)域以達(dá)到保護(hù)目的。不過，這只是比較器子系統(tǒng)和X-BAR的其中一個應(yīng)用。C2000設(shè)備上CMPSS和X-BAR的彈性使其可用於各種不同的應(yīng)用。

設(shè)計師不再需要爭取建立額外的子系統(tǒng)區(qū)塊來處理故障或其他異常事件，透過晶片內(nèi)建的比較器子系統(tǒng)和F2837x和F28004x系統(tǒng)範(fàn)圍內(nèi)的X-BAR，可以輕鬆實(shí)現(xiàn)晶片內(nèi)建的保護(hù)。