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2017年

デジタル制御電源向け専用マイコン「MD6603」を開発

2017年2月2日

電源のマルチタスク処理をさらに強化 専用コア「EPU」を新規搭載

サンケン電気株式会社は、デジタル制御電源向け専用マイコン「MD6603」を開発しました。弊社独自のマルチコア構成に、専用コア「EPU」を搭載することで、さらにスムーズなデジタル電源制御を実現する製品です。本年4月からサンプル出荷を開始し、量産出荷は2017年10月から当初月産5万個の出荷を見込んでいます。サンプル価格(税抜き)は500円です。

1. 開発背景

現在、多くのシステムでデジタル制御電源の採用が進んでいます。これは、①高速応答のための高度な制御、②スイッチング周波数の高速化、③通信処理やインテリジェント機能の実現、④ハードウェアのソフトウェア化による外付け部品の削減、などのデジタル制御ならではの特長が背景にあります。

こうしたデジタル制御電源においては、出力電圧を安定化させるためのフィードバック制御をいかに高速かつ効率的に処理するかが肝要です。出力電圧を安定化させるためA/D変換器で読み取り、DSP(Digital Signal Processor)の積和演算による位相補償を施し、コンバータ回路内のパワー・トランジスタをON/OFF制御する、というフィードバック・ループ処理が必要であり、この高速化のため、弊社の従来マイコン(MD6601、MD6602)では、独自のマルチコア構成を採用し、CPUと並列に動作する独立したDSP機能と、チップ内のデータ自動転送機能を内蔵し対応していました。

一方で、昨今のデジタル制御電源では、通常のフィードバック制御以外に、内部で処理しなければならないタスクが多くなっています。例えば、高効率化のためのスイッチング頻度の制限処理(ボトム・スキップ処理や不連続化)、複数の対応方法から構成される保護機能の実現、A/D変換結果からのノイズ除去やオーバ・サンプリング処理、複雑な組合せの異常状態検知、外部信号の接触が悪くなるなどのアブノーマル状態への対処、などにも対応しなければなりません。

こうしたニーズに応えるため、従来品のマルチコア構成をさらに強化した「MD6603」を開発しました。

MD6603は、独立した8ビット・CPUと16ビット固定小数点デュアルDSPに加えて、今回新たにサンケン電気オリジナルのマルチタスク処理用プロセサEPU(Event Processing Unit)を内蔵しました。EPUはゼロ時間でタスク切替えができる16ビット・プロセサであり、TinyDSPおよびA/D変換器やコンパレータなど周辺機能との密接な連携により、デジタル制御電源に必要な複雑なリアルタイム処理を低遅延で実行します。

さらにMD6603は、サンケン電気が所有するデジタル制御電源に必要なノウハウを随所に盛り込んでおり、従来以上に使い勝手が向上しています。MD6603により、高性能かつ高機能なデジタル制御電源を容易に実現することが期待できます。

2. 特長

(1) プロセサ・コアとして、CPU、TinyDSP及びEPUを搭載しています。EPUはゼロ時間でタスク切替えが可能なプロセサであり、強力な命令群により、低遅延で複雑なリアルタイム処理を実現します。
サンケンのデジタル制御技術の様々なノウハウを具現化するために、今回EPUを新規に開発しました。

(2) 高速(4MSPS)で変換できる12bitA/D変換器(2ユニット)、リファレンス電圧付きのコンパレータ、汎用オペアンプなどを内蔵しています。

(3) PWM出力は1.04ns分解能でデューティ設定可能です。デッド・タイムの自動付加や、コンパレータなど外部イベントに同期してDuty Cut, Cycle Cutが可能です。

(4) 周辺機能が出力するイベント信号により、内蔵周辺レジスタ間でデータの自動転送が可能です。A/D変換器、TinyDSP、EPU、PWM間でデータを自動転送すると、CPUの介在なく電源制御が可能になります。その間、CPUは通信処理やログ記録などのシステム処理に専念できます。

(5) FLASHメモリ、タイマ、シリアル通信、内蔵発振器、リセット回路など各種システム機能を搭載しています。

(6) CPU、TinyDSP、EPUの制御プログラムを一括で開発できる統合化開発環境を無償で提供します。ハイライト表示や入力支援機能など従来から大幅に機能強化したエディタによるプログラム編集から、プログラムのコンパイルやビルド、フラッシュ書き込み,デバッグまでのすべての処理を行うことができます。

(7) TinyDSPの位相補償用デジタル・フィルタ・プログラムを、伝達関数(極と零の位置など)から自動生成するツールSKDSP(Sanken Digital Solution for Power)も無償で提供します。

3. 用途

デジタル制御DC-DCコンバータ、AC-DCコンバータ 等

4. 市場別メリット

①電源分野:高度な制御方式による高速応答や高効率化
②照明分野:ハードウエアのソフトウエア化による部品点数の削減とコスト低減
③民生分野:特殊な制御方式によるコンバータ回路系統数の削減とコスト低減
④通信分野:低電圧かつ大電流な電源モジュールの応答性を大幅改善

5. 仕様概要

  項目 仕様
共通 電源電圧/動作周波数 3.3V単一電源動作(デジタルDVCC/アナログAVCC)/60MHz(最大)
パッケージ QFN-40 (6mm x 6mm, 0.5mm pitch)
アナログ機能 12ビットA/D変換器 2ユニット,4MSPS/ユニット
8ビットD/A変換器 6ユニット、コンパレータの基準電圧用
アナログ・コンパレータ 6ユニット,高速応答
汎用オペアンプ 2ユニット,単体/ユニティゲイン/×4倍切り替え
アナログ入力 14本
その他の機能 内部自励発振器、温度センサ
デジタル機能 8ビット8051CPU 8051/8052命令コンパチ,命令実行サイクル:1cyc(min), 3cyc(ave)
EPU 1ユニット、6スレッド/ユニット,16イベント/スレッド、ゼロ時間タスク切り替え
FLASHメモリ 32KB,キャッシュ,プロテクト機能付き
内蔵RAM 1KB(CPU) + 512B(CPU/EPU兼用) + 256B(CPU直結)
Tiny DSP 2ユニット,16ビット,固定小数点,乗算,積和,除算,飽和命令,定数レジスタ
高分解能PWM 2相PWM×4組出力,分解能1.04ns(デューティ),Duty Cut,Cycle Cut可能
DSAC 16チャネル,周辺レジスタ間のデータ自動転送機能
16ビット・タイマ 4ユニット,16ビット,割り込み生成,端子入出力機能
シリアル通信機能 SPI,I2C,UART各1ユニット
1-wireデバッグI/F 1wireで内部リソースのR/W,実行制御,ブレーク,FLASH書込み可能
汎用入出力 14本

本製品に関するお問合せ先

営業企画統括部プロモーション課 TEL:03-3986-6168(直通)

以上

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