실시간 마이크로컨트롤러(MCU)는 고전압 차량용 및 에너지 인프라 시스템이 전력 효율성, 전력 밀도 및 안전 설계 요구 사항을 충족하는 데 중요한 역할을 합니다. 온보드 충전기(OBC)부터 무정전 전원 공급 장치(UPS)에 이르기까지, 이러한 장치는 혹독한 환경에서 시간이 중요한 작업을 위한 빠르고 결정적 성능을 제공해야 합니다.

TI의 C29 코어로 구축된 F29H85x 시리즈 C2000™ MCU는 고전압 시스템의 까다로운 프로세싱 및 안전 설계 과제를 충족하도록 설계되었습니다. 이러한 MCU는 이전 TI C28 코어 및 기타 MCU에 비해 2~5배 향상된 성능을 제공하며, 고급 통합 안전 및 보안 구성 요소를 갖추고 있어 엔지니어가 시스템 신뢰성과 무결성을 최적화하는 동시에 설계 복잡성과 비용을 줄일 수 있습니다.

C29 코어의 혁신은 다음과 같습니다.

• 재설계된 플랫폼:
  완전히 보호된 파이프라인이 있는 VLIW 아키텍처는 최대 8개의 명령을 병렬로 실행할 수 있습니다.
• 새로운 컴파일러:
  LLVM/Clang 기반 컴파일러를 통해 성능을 향상시켜 사용자 지정 코딩이나 어셈블리 없이도 성능 권한을 부여할 수 있습니다.
• 재설계된 인터럽트 성능:
  하드웨어를 사용하면 신속한 자동 컨텍스트에서 실시간 인터럽트를 저장 및 복원합니다.이 가능합니다. 새로운 인터럽트 컨트롤러를 사용하면 인터럽트 우선 순위 및 임계값에 대한 완전한 사용자 구성이 가능합니다.
• 플랫폼 성능 향상:
  뛰어난 실시간 성능을 유지하면서 보호 기능을 향상시키는 안전 및 보안 기능을 갖춘 저지연 메모리와 주변 기기 상호 연결 설계를 제공합니다.

이 문서에서는 F29H859TU-Q1 및 F29H850TU 및 C29 코어와 같은 실시간 제어 MCU가 엔지니어가 전기 자동차(OBC 및 고전압 및 저전압 DC/DC 컨버터)와 에너지 인프라(예: 태양광 인버터 및 UPS)를 위한 서브시스템에서 향상된 처리 기능, 전력 효율 및 빠른 스위칭 주파수를 제공하는 데 어떻게 도움이 되는지 살펴봅니다.

전기 자동차의 실시간 제어 강화

설계자는 OBC, 고전압 및 저전압 DC/DC 컨버터, 호스트 통합 시스템과 같은 전기 자동차 서브시스템에 더 통합된 설계 접근 방식을 사용하여 전력 효율성을 높이고, 시스템 비용 및 무게를 줄이고, 설계에서 안전 기능 관리를 간소화할 수 있습니다.

일반적으로 단일 MCU 내에서 여러 애플리케이션을 실행하려면 기능당 전용 코어가 필요합니다. 예를 들어, 하나의 코어는 OBC 전용으로 사용되고 다른 코어는 고전압 및 저전압 DC/DC 컨버터 전용으로 사용됩니다. 설계자는 F29H85x 시리즈 MCU를 사용하여 MCU의 3개 코어 중 2개를 락스텝에 할당하여 AUTOSAR과 같은 호스트 MCU에 필요한 주요 기능을 처리하고 ASIL-D 무결성 수준에서 중요한 안전 및 보안 작업을 처리할 수 있으며, 나머지 코어는 시스템에서 제어 기능을 처리합니다.

C29 코어는 안전 및 보안 장치(SSU)와 통합되어 동일한 코어에서 여러 컨트롤 기능을 원활하게 실행하는 동시에 기능이 서로 간섭하는 것을 방지합니다. 이를 통해 기능 간의 간섭으로부터 완전히 격리되고 자유로워집니다.

F29H85x 시리즈 MCU는 향상된 EPWM 기능을 통해 구현되는 매트릭스 컨버터 토폴로지와 같은 새로운 제어 토폴로지와 알고리즘을 사용할 수 있도록 함으로써 차량용 시스템의 성능을 더욱 향상시킵니다. 이러한 기능에는 보장된 최소 불감대와 불법 콤보 로직과 같은 안전 점검을 통합하는 복잡한 비교 체계가 포함되어 있습니다. 또한 이러한 MCU에 통합된 ADC는 하드웨어 오버샘플링 및 결과 안전 검사기 같은 기능을 통해 정확한 감지를 지원하여 일반적인 작업에 필요한 소프트웨어 오버헤드를 최소화할 수 있습니다.

에너지 인프라에서 실시간 제어 강화

차량시스템의 과제와 마찬가지로 에너지 인프라 애플리케이션 설계자는 더 높은 시스템 효율성에 대한 증가하는 요구를 충족해야 합니다. 태양광 인버터 및 UPS(그림 1)와 같은 에너지 인프라를 지원하는 시스템은 점점 더 많은 양의 에너지를 제공하면서 사이버 공격으로부터 보호해야 합니다.

더 높은 전력 효율과 밀도를 달성하기 위해 설계자는 넓은 밴드갭 반도체(SiC 및 GaN) 및 F29H85x 시리즈 MCU를 활용하여 파워 전자 스위칭 및 제어 루프 주파수를 높일 수 있습니다. 제어 루프 주파수를 높이면 전력 변환에 대한 시스템 전력 효율과 밀도가 높아지고, 커패시터 및 인덕터와 같은 수동 부품을 더 작게 사용할 수 있어 보드 공간 사용이 더욱 줄어듭니다.

보안 측면에서 HSM(하드웨어 보안 모듈) 및 SSU를 C29 코어와 통합하면 잠재적인 맬웨어로부터 에너지 인프라를 보호할 수 있습니다. SSU는 맬웨어가 실시간 성능을 저하시키지 않고 메모리 및 주변 장치를 보호하면서 MCU 내의 지속적인 기능을 중단하는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다. SSU는 하드웨어의 메모리 및 주변 기기 액세스 권한을 자동으로 관리하고 전환합니다. SSU는 C29 CPU와 함께 격리된 각 애플리케이션 기능에 대한 독립적인 스택 포인터와 스택 메모리를 관리하여 맬웨어 및 기타 사이버 공격에 대한 보안 보호 기능을 제공합니다.

F29H85x MCU의 아키텍처는 A/B 플래시 뱅크를 지원하여 다운타임이 거의 없는 라이브 펌웨어 업데이트(LFU)를 용이하게 합니다. HSM은 프로그래밍 후 콘텐츠에 대한 기본적인 플래시 컨트롤러 확인뿐만 아니라 업데이트의 전체 무결성을 확인합니다. 또한 이 아키텍처에는 소프트웨어 업데이트를 이전 버전으로 롤백하는 기능이 있으며 중요한 보안 업데이트의 롤백을 영구적으로 차단할 수 있습니다.

결론

효율적이고 안전한 에너지 설계에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 F29H85x 시리즈 MCU 및 C29 코어는 고전압 애플리케이션의 미래를 주도하는 데 도움을 주고 있습니다. 이러한 뛰어난 기능을 갖춘 MCU를 통해 설계자는 설계를 간소화하고, 비용을 절감하고, 안정성을 향상하여 현재 시스템을 확장할 수 있습니다.