テクニカル・ノート Technical NOTE CPU パフォーマンス以上の機能を実現進化する東芝のモータ制御マイコン東芝のモータ制御マイコンとは？量産中 Cortex®-M4F@144MHz ROM PKG **TMPM47x *開発中 Cortex®-M3@80MHz **計画中 1995 年、東芝は最初のインバータモータ制御用マイコンベクトル制御 TMP88CK49 の販売を開始しました。16MHz 8bit マイコンでインバータモータ制御を実現するために、独自回路 Programmable Motor Driver（PMD）を開発し、センサレス矩形波制御を容易に実現しました。これによりエアコン室外機のインバータ化に大きく貢献しました。また第二世代 PMD では、正弦波生成回路を追加し、洗濯機インバー TX19A 56MHz 256K 100pin TMP19A71 世に送り出してきましたが、一貫して「CPU パフォーマンス以上の機 128K 64pin TMPM373FW 128K 48pin TMPM374FW 128K 44pin TMPM376FD 512K 100pin TMPM370FY 256K 100pin ベクトルエンジン（VE）スケジューラ拡張 *TMPM470FD 384K/512K 100pin *TMPM475FD 384K/512K 100pin TX04 series Cortex®-M3@80MHz Cortex®-M3@40MHz TMPM375FS 64K 30pin ベクトルエンジンプラス（VE+）補正機能強化 **TMPM37xFY 256K 100pin アドバンストベクトルエンジン（A-VE） TX03 series 正弦波制御＆矩形波制御ベクトルエンジンプラス（VE+） TLCS870/X 20MHz タ化とモータ静粛化に大きく貢献しました。このように東芝では、その時々のお客様の要求に応えることができる、モータ制御マイコンを TMPM372FW 1M 144pin Cortex®-M4F@120MHz TMP88FW45A 120K 80pin TMP88F846 8K 44pin TMP88FH41 16K 44pin 高性能化アドバンストエンコーダ * （A-ENC） * 矩形波制御用位置検出回路 Cortex®-M0@40MHz *TMPM07x 64K 44pin *TMPM07x 64K 48pin *TMPM07x 64K 64pin Cortex®-M0@40MHz **TMPM07x TLCS870/C1 8MHz TLCS870/X 16MHz TMP88Cx49 TMP89FM82 32K 48pin TX00 series 注）計画中製品の仕様は予告なく変更させていただく場合がございます。 2013 能を実現」というコンセプトで進めてきました。 32K 30pin 2014 2015 図 1：モータ制御用 MCU ロードマップ 2010 年からは、ベクトル制御用マイコン第三弾として、ARM® 社 Cortex®-M3 コアを採用し、PMD、ベクトルエンジン、プログラマブル ADC を搭載した、TMPM370FYFG の販売を開始しました。丁度 20 年の節目の年になる、2015 年は 2 つの新製品の販売を開始 PMD(Programmable Motor Driver) します。 VE(Vector Engine) A-VE Advanced VE A-ADC → 3 相 PWM 出力回路 → ベクトル制御用コプロセッサ Advanced ENC ADC Cortex-M4F コア 120MHz にアドバンストベクトルエンジン（A- PMD3 VE）、アドバンストエンコーダ（A-ENC）、プログラマブル ADC を搭ベクトル制御載した、高性能ベクトル制御用マイコン 4 品種の販売を開始します。 PMD1 器（FPU）と DSP 命令を追加し、モータ制御に必要な多種多様の演算 1st generation 流／電圧の相変換演算に加え、非干渉制御、デッドタイム補償を加え、 40MHz の速度ながら、VE+ 搭載によりベクトル制御のソフト実行時間を最短 32us まで短縮したことで、16KHz PWM でも間引くことなく制御が可能になっています。また、VE+ によるシフト PWM 機能により、1 シャントにおける低速時の電流検出を容易にしています。更に、A-ENC には、センサレス／センサ付矩形波制御に対応したセンサモードが内蔵されており、ソフト負担を極力削減した位置検出、な 2nd generation です。新製品特長高性能 / 低消費電力　Cortex-M4F 最大 120MHz 動作モータ制御回路内蔵（A-VE, ADC, PMD） FLASH 高速書き換え 10MHz ● Cortex-M4F コア 4.5 ～ 5.5V（単一電源/レギュレータ内蔵） 120MHz Flash ROM: 512KB SRAM: 32KB JTAG/SWD/SWV 2bitトレース対応クロックギア (1/2, 1/4, 1/8, 1/16に分周可能) スタンバイモード (IDLE/STOP) ・動作電圧・最大動作周波数・内蔵メモリ・デバッグ回路・低消費電力動作・内蔵高速発振器 ±１％ ● 内蔵周辺機能・アドバンストベクトルエンジン（A-VE） 2 ユニット・PMD ・12ビットADコンバータ（１ｕｓ変換）・A-エンコーダ・16ビットタイマ・UART/SIO ・I C/SIO ・DMA ・ウォッチドッグタイマ (WDT) 2 チャネル 2 ユニット 2 チャネル 10 チャネル 4 チャネル 1 チャネル 1 チャネル・パワーオンリセット (POR) PLL/CG POR/VLTD WDT FLASH 16bit Timer RAM SIO/UART DMA OFD New Vector Engine (A-VE) PMD 12bit A/D IO port ROM TMPM470FDFG 512KB (Flash) ● パッケージ・LQFP100　14x14mm　0.5mmピッチ図 3：TMPM470FDFG / TMPM475FDFG ARM PARTNERS SUCCESS A-ENCODER ARM Cortex-M4F Debug I2C/SIO 製品名・周波数検知回路 (OFD) ・電圧検出回路 (VLTD) 26 Next generation TMPM470FDFG/TMPM475FDFG 2 らびに PMD とタイマの連動により、ソフト処理なく転流動作が可能 3rd generation(Now) 図 2：東芝独自のモータ制御用ハードウェアの推移より高機能になっています。クトル制御用マイコン 3 品種の販売を開始します。正弦波出力回路位置検出、自動転流保護機能を短時間で実行可能です。A-VE は第三世代 VE で、基本機能である電バンストエンコーダ（A-ENC）、プログラマブル ADC を搭載した、ベ多機能 VE 位置検出回路 PMD2 Cortex-M4F コアは、Cortex-M3 コアをベースに、浮動小数点演算 Cortex-M0 コア 40MHz にベクトルエンジンプラス（VE+）、アド PMD4 プログラマブルADC ■ TMPM470 グループ ■ TMPM070 グループ高速 ADC VE,VE+ RAM パッケージ 32KB LQFP100 株式会社東芝セミコンダクター＆ストレージ社 / 東芝マイクロエレクトロニクス株式会社アドバンストベクトルエンジンを搭載した M470 グループ製品が新登場開発の負担を大幅に軽減するパラメータチューニングシステム PTS Cortex-M4F コアを搭載したマイコン「TX04 シリーズ」の新製品と PTS は、東芝のモータ技術を駆使し独自に開発したモータパラメータして、家電などに使用される DC ブラシレスモータを 2 個同時に制御チューニングシステムです。モータ制御開発に必要なモータ定数（抵可能なマイコン「TMPM470FDFG」、「TMPM475FDFG」をライン抗、インダクタンス）を自動測定します。また、ベクトル制御に必要アップに追加し、2 月からサンプル出荷を開始しました。エアコンやな PI 演算のゲインをシステム上で計測することで、負荷状態に応じた冷蔵庫、洗濯機等の家電製品はもちろん、産業インバータ、AC サーボ最適ゲインを計測することにより、開発の負担を大幅に軽減すること等の幅広い分野まで活躍できることを期待しています。ができます。 ■ 新製品の主な特長 ■ PTS の主な特徴 ● Cortex-M4F 最大 120MHz 動作 ●モータ定数の測定（抵抗、インダクタンス）（相補 PWM 最小単位：8.3ns） ●モータ定数から、各 PI ゲインを演算 ●非干渉制御、デッドタイム補償、 ●ベクトル制御に必要な PI ゲイン（電流、速度、位置）の測定出力リミット等を追加したアドバンストベクトルエンジン（A-VE） ●ゲイン測定結果の表示 ●相補 PWM 出力（PMD）12bitADC、 ●測定ごとの電流波形データの保存 A-VE が連動動作することで、ソフト負荷を低減 ●リアルタイムでマイコン内部データの波形表示が可能 ●高速 PWM での電流検出を実現する変換速度 1us 12bitADC ● GUI 上からマニュアル操作により、センサレス矩形波制御の位置検出を容易にする目標回転数でモータを回転、停止することができます ● アドバンストエンコーダ（A-ENC） ● CAN コントローラを搭載（TMPM475） ※ NANO FLASH は株式会社東芝の登録商標です。 ※ ARM および ARM Cortex は ARM Limited の EU およびその他の国における登録商標です。お問い合わせ先株式会社東芝セミコンダクター＆ストレージ社ミックスドシグナル IC 営業推進部ミックスドシグナル IC マーケティング担当 TEL：044-548-2821　FAX：044-548-8329 Web：http://www.semicon.toshiba.co.jp/ モータのベクトル制御に必要なパラメータを自動的に測定より進化した最適ゲイン選定用データモータパラメータチューニングシステム (PTS) は、モータ定数 ( インダクタンス、抵抗 ) を自動測定します。また、ベクトル制御に必要な PI 演算のゲインをシステム上で計測することで、負荷状態に応じた最適ゲインを計測します。システム構成 ●パソコン ●インバータ基板 ●PTS3 基板 ●モータ時間の掛かるベクトル制御のモータ評価時間を削減。お客様の負担を減らしモータを回すことが可能です。顧客インバータ基板 PTS 操作、測定結果保存 PTS3 測定結果（最適ゲイン範囲）を 3Dグラフで表示電流波形等の測定時のデータを保存測定後に実際のモータの動作を確認可能電流時定数 BLDC モータ SIO PTS Algorism USB(UART) ⊿θ 誘起電圧図 4：パラメータチューニングシステム (PTS) 図 5：進化した最適ゲイン選定用データ ARM PARTNERS SUCCESS 27