Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Günstige MCU dev boards geeignet für Leistungselektronik


von Cktors C. (piss_p)


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Moin,

ich würde mich gerne mal von der avr-Familie entfernen und mir 
Mikrocontroller anschauen, die etwas geeigneter für die 
Leistungselektronik sind. Die TI dev boards machen mir einen guten 
Eindruck, was es an zusätzlichen Funktionen gibt.

Bevor ich mich entscheide, wären ein paar Tipps von euch ganz nützlich.
Viel braucht die MCU nicht. 3 PWM-Module, 2-channel 10-bit ADC wären 
ganz gut und sollte problemlos 50 kHz schalten können.

Zusätzliche Funktionalität ist nicht nötig, aber gegen sowas wie 
deadband control hab ich nichts.

Ich würde mich freuen, wenn mir da jemand ein paar Tipps geben könnte 
und die boards unter 20€ bleiben :)

von A.M. (Gast)


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Was heißt "Leistungselektronik"?
Für Kleinleistungsmotoren, z.B. BLDC mit FOC guck mal nach dem HVC4223. 
Der hat auch gleich drei Halbbrücken drauf.

von STK500-Besitzer (Gast)


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Mit Leistungselektronik habe ich mich noch nicht auseinandergesetzt.
Aber STM macht viel Werbung mit BLDC-Ansteuerungsboards.

Die haben auch diverse Entwicklungsboards zu dem Thema, aber nicht für 
20 Euronen...

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


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A.M. schrieb:
> Für Kleinleistungsmotoren, z.B. BLDC mit FOC guck mal nach dem HVC4223.
> Der hat auch gleich drei Halbbrücken drauf.
Ist ein nicht zu verachtender Vorteil, +1
Wen's um den Automotiv Motorbereich geht.

Cktors C. schrieb:
> Die TI dev boards machen mir einen guten
> Eindruck, was es an zusätzlichen Funktionen gibt.

Ist sehr zu Empfehlen denn:
1.) sind die EVK's sehr günstig zu haben
2.) Beim Hersteller selbst (TI) bestellbar
3.) Liefert TI Free Samples für Prototypen
4.) Gerade im Leistungselektronik-Bereich sehr viele Applikationen
5.) MPU's der MSP430 immer mit "Watch Dog" was gerade da wichtig ist.
6.) Speisung direkt aus dem Netz mit 1xR 1xD 1xZD oder Cap PWR möglich.
7.) Die MSP430 brauchen kaum Strom für solche Applikationen
u.s.w.
Früher namen wir Standard PWM Regler für Leistungsapplikationen.
Heute setzen wir Ausschließlich MSP430 in dem Bereich ein weil:
Man kann Softwaremäßig den Wirkungsgrad Optimieren, und auch gewisse 
Regelverhalten berücksichtigen. Auch gibt es Spezielle MSP's für den 
Leistungsbereich die bereits eine Applikation im Chip dafür Mitbringen 
(Soft- und Hard-Ware).
Bevor ich mir nun aber die Finger wund tippe, Interessiert an mehr Info?

von Falk B. (falk)


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Cktors C. schrieb:
> Ich würde mich freuen, wenn mir da jemand ein paar Tipps geben könnte
> und die boards unter 20€ bleiben :)

Das C2000 PICCOLO Launchpad  kann ich sehr empfehlen. Dort ist sogar 
schon ein galvanisch getrennter JTAG-Programmieradapter drauf! Aber 
bitte nicht zu genau hinsehen, die Entwickler haben da ziemlich 
gemurkst. Eine SICHERE Netztrennung ala VDE ist da eher NICHT gegeben 
(Kriechwege, siehe Anhang, Raster 1mm)! Verwendung an Netzspannung auf 
eigene Gefahr! Wenn alles sauber und trocken bleibt, mag es 
funktionieren. Es gibt dazu auch die Eagle-Dateien. Wenn man die 
Kriechwege vergrößern will, muss man die ISO-Koppler runterlöten und die 
Pads der Widerstände entfernen. Ebenso die 3 Jumper 
aufbohren/wegkratzen.

Ansonsten ist die CPU schon recht peppig, auch die Timer und PWMs sowie 
der ADC. Wir nutzen den 28035 sowie 28032 seit einigen Jahren in 
mehreren Projekten zur Steuerung von HV-Quellen mit allem PiPaPo, PFC, 
Step Down, Inverter, dazu Strom- und Spannungsregelung, CAN und 
Krümelkram. Einziges Manko der PWMs ist der falsche Eingriff der 
Schnellabschaltung über schnelle Komparatoren bei Überstrom etc. Dort 
greift die Totzeitgenerierung nicht, denn die liegt davor. Das bedeutet 
praktisch, daß man externe Totzeiten generieren muss bzw. passende 
Halbbrückentreiber nutzen muss, wenn man die schnellen Komparatoren bzw. 
Trip Zone Eingänge nutzen will. Für einfache Schaltertopologien wie beim 
Step Down ist das kein Problem, dort gibt es keine Totzeit.

von Wolfgang (Gast)


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Cktors C. schrieb:
> Ich würde mich freuen, wenn mir da jemand ein paar Tipps geben könnte
> und die boards unter 20€ bleiben :)

Du siehst, es gibt genug Auswahl.

Darum ein wichtiger Tipp: Wenn der Thread hier sich nicht weiter in 
Allgemeinplätzen ergehen soll, spezifiziere genauer, was du vor hast. 
Leistungselektronik und MCU sind heutzutage fast überall drin.

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


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Falk B. schrieb:
> daß man externe Totzeiten generieren muss bzw. passende
> Halbbrückentreiber nutzen muss

Kleiner Tipp dazu. @Falk B

Wir verwenden die OnChip Hardware Komparatoren dazu, in den von uns 
verwendeten TI MPU's, genau aus dem Grund. Selbst der "Watch Dog" kann 
da "Zu lahm" sein. ;-)
Die Galvanische Trennung bauen wir selber für die Spy-By-Wire Debuging 
da sind wir sicher bis 1.5KV ;-)

Gruß und schönes WE

: Bearbeitet durch User
von X230 (Gast)


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TIs C2000 sind da Recht beliebt
https://www.ti.com/tool/TIDA-010025#1

von Cktors C. (piss_p)


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Danke. Die H-Brücken des HVC4223f sind ganz praktisch, aber in meinem 
Fall sollen externe H-Brücken untersucht und benutzt werden. Dann 
scheint TI wohl ganz anständig. Am meisten sagt mir das C2000 PICCOLO 
Launchpad zu, den MSP430 schließe ich aber nicht aus.

Das C2000 board scheint etwas teurer. Das Datenblatt scheint sehr 
Umfangreich, was ein Plus ist. Ich finde online ein F280049C, gibt es da 
große Unterschiede zwischen den Versionen?
Die Anwendung sind generell full bridge Topologien, die teilweise nicht 
isoliert sind.

Die MSP430 boards sind etwas günstiger. @Patrick L., ich bin mal schnell 
durchs Datenblatt gehuscht und glaube, dass diese etwas weniger für mein 
Gebiet geeignet sind. Bei der Suche nach PWM stoß ich da z.B. schnell an 
Grenzen.

von Falk B. (falk)


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Cktors C. schrieb:
> Danke. Die H-Brücken des HVC4223f sind ganz praktisch, aber in meinem
> Fall sollen externe H-Brücken untersucht und benutzt werden. Dann
> scheint TI wohl ganz anständig. Am meisten sagt mir das C2000 PICCOLO
> Launchpad zu, den MSP430 schließe ich aber nicht aus.

Das sind aber verschiedene Leistungsklassen. Der C2000 geht von 
60-120MHz, der MSP430 AFAIK nur bis 20MHz. Der C2000 ist ein 32 Bit RISC 
(naja, ein Mischmasch), der die meisten Befehle in einem Takt 
bearbeitet, der MSP430 ein CISC, der eher 1-4 Takte braucht, je nach 
Befehl und Addressierung.

> Das C2000 board scheint etwas teurer.

Wie meinen? 20 Euro sind teuer? Mein Gott, willst du den geschenkt 
haben?

https://de.rs-online.com/web/p/leistung-entwicklungstools-motor-und-robotics/9055040/

Das ist der etwas bessere Typ mit InstaSpin, einer Technologie für 
sensorlose Motorsteuerungen. Der Normaltyp (ohne F) wurde vor Jahren für 
16(!) Euro verkauft.

> Umfangreich, was ein Plus ist. Ich finde online ein F280049C, gibt es da
> große Unterschiede zwischen den Versionen?

Jain. Anzahl Timer, PWM etc. Aber selbst die kleinsten können schon 
recht viel.

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


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Cktors C. schrieb:
> dass diese etwas weniger für mein
> Gebiet geeignet sind. Bei der Suche nach PWM stoß ich da z.B. schnell an
> Grenzen.

? Mit den Timern beispielsweise bis zu 8 CCR Register mit bis zu >6 
Timer?
Nicht zu Vergessen den MSP430FR2xxx die teilweise sogar Programmierbare 
Komparatoren OnChip haben? Da kann mann PWM Regler mit realisieren die 
sogar ohne CPU Ressourcen Selbstständig Regeln ;-) verwenden wir in 
DC-DC und DC-AC Wandler.

Falk B. schrieb:
> der MSP430 AFAIK nur bis 20MHz.

Bis 25MHz und bis zu 25% Übertaktung möglich.
Und wenn das Eng wird geht's beim MSP432 auch höher.
Leider noch nicht ganz so viel Peripherie OnChip wie der MSP430,
Aber da ist einiges am kommen ;-) (Insider Tipp)
Siehe Bild.

: Bearbeitet durch User
von c-hater (Gast)


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Cktors C. schrieb:

> ich würde mich gerne mal von der avr-Familie entfernen und mir
> Mikrocontroller anschauen, die etwas geeigneter für die
> Leistungselektronik sind.

Was ist das für eine gequirlte Kacke? Kein µC ist direkt als 
Leistungselektronik geeignet. Das ist einfach nicht ihr Job. Und bei dem 
"für Leistungselektronik" sind die AVR8 eher überdurchnittlich gut 
geeignet, weil sie halt durchgängig von Hause aus auch mit 5V betrieben 
werden können und somit 5V-Ausgänge haben, was schonmal deutlich die 
Auswahl für die anzusteuernde Leistungselektronik erweitert.

> Viel braucht die MCU nicht. 3 PWM-Module, 2-channel 10-bit ADC wären
> ganz gut und sollte problemlos 50 kHz schalten können.

Das können sehr viele AVR8 leisten. Also warum wechseln?

> Zusätzliche Funktionalität ist nicht nötig, aber gegen sowas wie
> deadband control hab ich nichts.

Du meinst vermutlich eigentlich "deadtime control": Haben auch viele 
AVR8. Zumindest kann man es in Software umsetzen.

> Ich würde mich freuen, wenn mir da jemand ein paar Tipps geben könnte
> und die boards unter 20€ bleiben :)

Keine Ahnung was irgendwelche "Boards" kosten, die nackten Chips 
jedenfalls kosten weit, weit unter 20 Euro.

von Falk B. (falk)


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c-hater schrieb:

> Was ist das für eine gequirlte Kacke? Kein µC ist direkt als
> Leistungselektronik geeignet. Das ist einfach nicht ihr Job.

Jaja, die liebe Pedanterie.

> Und bei dem
> "für Leistungselektronik" sind die AVR8 eher überdurchnittlich gut
> geeignet, weil sie halt durchgängig von Hause aus auch mit 5V betrieben
> werden können und somit 5V-Ausgänge haben, was schonmal deutlich die
> Auswahl für die anzusteuernde Leistungselektronik erweitert.

Profitip: Pegelwandler sind schon erfunden und käuflich erwerbbar.

>> Viel braucht die MCU nicht. 3 PWM-Module, 2-channel 10-bit ADC wären
>> ganz gut und sollte problemlos 50 kHz schalten können.
>
> Das können sehr viele AVR8 leisten. Also warum wechseln?

Weil 1-N digitale Regler bei Abtastfrequenzen von sagen wir 20-100kHz 
auch den besten AVR irgendwann mal überfordern. Vom eher langsamen ADC 
mit seinen bestenfalls 15ksps ganz zu schweigen. Der vom PICCOLO 
macht 2-4,6Msps und hat dazu noch einen recht intelligenten 
Triggermechanismus.
Das ist eine ganz andere Liga.

> Du meinst vermutlich eigentlich "deadtime control": Haben auch viele
> AVR8. Zumindest kann man es in Software umsetzen.

Ob man das sich wirklich leisten kann und will?

> Keine Ahnung was irgendwelche "Boards" kosten, die nackten Chips
> jedenfalls kosten weit, weit unter 20 Euro.

Toll! Ein Liter Benzin kostet 1,80, mehr braucht es nicht zum 
Autofahren!

Naja, mal wieder ein echtes Original von unserem Chefcholeriker . . .

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


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Falk B. schrieb:
> Der vom PICCOLO
> macht 2-4,6Msps und hat dazu noch einen recht intelligenten
> Triggermechanismus.

Ja das ist ein Sehr interessanter Chip aus dem Hause TI ;-) +1

Ich selber arbeite nicht mit Ihm habe aber schon oft "Geliebäugelt"
Nur würde dass eine große Umstellung der Ganzen Testequipment und auch 
die Zertifizierung neu aufrollen.

Aus diesem Grund bleiben wir "Zwangsläufig" auf dem MSP430FR2355
Aber eventuell Interessant mal für dich Falk B
->https://www.mikrocontroller.net/articles/MSP430#Analog_Peripherie
Das Teil bringt schon recht viel Erleichterung in der ganzen 
Regelgeschichte und keine CPU Ressource zum regeln nötig.

: Bearbeitet durch User
von Cktors C. (piss_p)


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@c-hater
> Was ist das für eine gequirlte Kacke? Kein µC ist direkt als
> Leistungselektronik geeignet.

Ich glaube du hast das falsch verstanden. Ich weiß nicht was du mit 'als 
Leistungselektronik' meinst, aber dieser thread dient dazu Alternativen 
zu den avr MCUs zu finden, die Vorteile mit sich bringen, und war nicht 
abwertend gemeint.

: Bearbeitet durch User
von c-hater (Gast)


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Falk B. schrieb:

>>> Viel braucht die MCU nicht. 3 PWM-Module, 2-channel 10-bit ADC wären
>>> ganz gut und sollte problemlos 50 kHz schalten können.
>>
>> Das können sehr viele AVR8 leisten. Also warum wechseln?
>
> Weil 1-N digitale Regler bei Abtastfrequenzen von sagen wir 20-100kHz
> auch den besten AVR irgendwann mal überfordern.

Hmm. Es ging offensichtlich nur um ganze drei Kanäle mit 50kHz. Wer das 
nicht auf einem AVR8 gebacken bekommt, kann schlicht und einfach nicht 
wirklich programmieren. Das ist nichtmal in C eine Herausforderung.

> Vom eher langsamen ADC
> mit seinen bestenfalls 15ksps ganz zu schweigen

Blindflansche haben nach all den Jahren immer noch nicht herausbekommen, 
dass das auch schneller geht (wenn auch nicht mehr mit 10 Bit). Und 
Voll-Blindflansche haben in all den Jahren nicht gesehen, dass es neben 
den Classic-AVR auch noch die XMega gibt und inzwischen deren 5V-fähigen 
Erben. Deren ADC kann deutlich mehr.

>> Du meinst vermutlich eigentlich "deadtime control": Haben auch viele
>> AVR8. Zumindest kann man es in Software umsetzen.
>
> Ob man das sich wirklich leisten kann und will?

Das ist eine Integer-Subtraktion bei jeder Änderung des Stellwertes, 
also schlimmstenfalls eine pro PWM-Zyklus und Kanal. Also in Summe satte 
6 Takte alle 20µs in denen z.B. bei einem AVR128DxA/By 480 Takte 
verfügbar sind. Satte 1,25% der verfügbaren Rechenleistung. Mach' dich 
nicht lächerlicher, als du schon bist.

So wie du argumentieren nur Brote, die stabile Regler nur mit float (am 
besten noch double) hinbekommen. Arme, bedauernswerte Würste von 
Nixwissern und Nixkönnern.

von Falk B. (falk)


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c-hater schrieb:
> So wie du argumentieren nur Brote, die stabile Regler nur mit float (am
> besten noch double) hinbekommen. Arme, bedauernswerte Würste von
> Nixwissern und Nixkönnern.

Aber sicher, der Meister spricht zu den Unwürdigen.


Mein aufrichtiges Beileid an dich.

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