瑞萨RA4T1及RA6T3电机控制解读

　　瑞萨电子的RA家族基于Arm® Cortex®-M内核打造，自2019年10月份正式诞生，到如今短短的不到四年的时间，已经快速发展成广泛的产品阵容，包括已经推出的RA2、RA4、RA6三个系列以及即将推出的RA8系列，多达21个产品组，超过270个产品型号，用以满足各式各样的用户需求。

　　其中，专门面向电机/逆变器控制应用的RA-T系列产品，完美结合了Arm生态和瑞萨先进的外设功能，得到广大客户的高度评价。继推出支持双电机控制的RA6T1、RA6T2产品组之后，本次瑞萨推出两款全新MCU产品组RA4T1及RA6T3，特别适用于消费、工业及其他需要低功耗、高精度的紧凑型单电机控制。

　　  RA高性价比电机控制MCU

　　  RA4T1 & RA6T3

　　  “紧凑型、丰富连接性”

　　  瑞萨RA-T电机控制MCU路线图

　　  RA家族电机控制MCU产品组

　　  RA4T1组和RA6T3组的特点：

　　  ● 针对单电机控制和低成本中低端应用的优化外设功能

　　  ● 全新支持I3C、USB FS(RA6T3)和32引脚小型封装，满足各种要求

　　RA4T1产品群可提供100 MHz性能，以及高达256KB的闪存和40KB的SRAM;RA6T3产品群工作频率为200MHz，同时提供256KB的闪存和40KB的SRAM。两个全新产品群均以电机控制应用为目标应用，具备一系列卓越特性与功能，包括支持互补PWM输出的增强型定时器、硬件加速器三角函数单元(TFU)、集成三路采样保持功能及PGA的先进ADC，以及包括USB 2.0 FS和CAN FD在内的多种通信接口选择。瑞萨灵活配置软件包(FSP)均可支持这些新产品，可轻松移植其它RA产品的设计。

　　  产品特性

　　  RA4T1和RA6T3产品的主要特性包括：

　　  1. 高性能

　　  ● 带FPU的Cortex®-M33内核，性能高达776 CoreMark@200MHz

　　  ● 配备TFU三角函数运算单元，加快坐标变换、位置控制和相位计算

　　  2. 丰富的电机/逆变控制外设单元

　　  ● 通用16位增强型PWM定时器，支持三相互补PWM输出、死区控制等多种功能，可轻松实现各种类型电机控制

　　  ● 12位ADC(1个单元，带3通道S/H)、DAC(2 通道)

　　  ● 有助于减少BOM的内置功能(数据闪存、PGA、比较器)

　　  3. 扩展配置

　　  ● 支持32引脚小型封装(7x7 LQFP、5x5 QFN)，可满足各种中低端电机和逆变器应用的需求

　　  ● 丰富的通信接口：USB FS(RA6T3支持)，CAN FD, I3C/I2C

　　  4. 电机解决方案

　　  ● 集成式电机控制评估硬件套件

　　  ● 提供各种电机控制示例程序

　　  ● 用于实时调试的GUI工具：Renesas Motor Workbench 3.0

　　  RA4T1产品组

　　  Arm Cortex-M33，128KB至256KB闪存，40KB RAM

　　  RA6T3产品组

　　  Arm Cortex-M33，256KB闪存，40KB RAM

　　  下表显示了RA4T1和RA6T3的内存和封装阵容。这些产品组提供两种类型的代码闪存和五种不同的封装选项，从32引脚QFN到64引脚LQFP。总共有15个不同的型号可选。

　　  应用示例及目标市场

　　  该图显示了使用RA4T1或RA6T3的单电机控制系统配置示例。

　　  这里使用RA4T1或RA6T3来搭建一个非常简单和标准的单电机控制系统。

　　在这种配置中，4个ADC通道用于检测三相逆变器的3分流电流和总线电压。使用增益放大器放大微弱信号，使用高速比较器检测过压，有助于减少外部元件的数量。它还支持端口输出使能功能，在异常情况下可强制关闭PWM输出，从而实现安全的电机控制。

　　  单电机控制系统配置示例

　　  关键特性

　　  控制三相逆变器x1

　　  用于三相互补的PWM输出的GPT

　　  同事处理3分流电流监测

　　  同步采样保持电路(S/H)x3

　　  用于放大分流电流的PGA x3

　　  安全输出保护

　　  比较器可监测过电流

　　  POE可强制关闭PWM

　　  CPU高性能使用算法控制

　　  100-200MHz CPU频率

　　RA4T1和RA6T3涵盖了家用电器、楼宇自动化、工业自动化和办公自动化市场领域的广泛电机应用，凭借其高性能、小封装和优化的外设功能也可以应用于电动工具和小型机器人等新市场。

　　  配套开发板及套件

　　  RA4T1和RA6T3拥有易于适用且非常灵活的开发环境。

　　  如您所见，基本开发工具和FSP当然与现有的RA系列产品相同。这意味着客户可以使用RA系列的通用工具。

　　对于电机控制评估，提供了名为MCB的CPU板，名为MCK的电机控制套件，GUI工具的Motor Workbench以及各种示例程序和应用说明，方便用户快速上手进行电机控制评估。

　　  RA4T1和RA6T3的开发环境

　　  易于使用且非常灵活

　　  为RA4T1和RA6T3提供了相关的电机控制样例程序和应用手册，包括1分流或3分流的无传感器矢量控制、带编码器的矢量控制和120度传导控制方法等。