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ST推出STM32数控电源微控制器STM32F334

关键词:ST STM32 数控电源微控制器 STM32F334 数据服务器 电信基础设施 无线充电站 照明系统 电焊机 工业电源

时间:2014-08-07 10:50:47      来源:中电网



ST推出最新的数控电源微控制器(STM32F334),为推动数字经济增长的云计算技术进一步提高能效。

今天的数字基础设施耗电量巨大。在全球大约286,000千兆瓦时(GWh) 的年用电量中,仅数字中心一种产业就占据约1.3%。根据Uptime Institute机构的能源利用率(PUE, Power Usage Effectiveness)估算报告称,在全球用电量中,只有大约40%的电能用于生产活动,而其余的电能主要是以热量的形式被损耗掉,甚至排除这些热量还需要运行大型昂贵的制冷系统(cooling systems)。 随着云计算运营企业和云服务用户人数高速增长,业内预计该应用市场将会持续增长,提高基础设施的能效具有十分重要的意义。

根据Uptime Institute机构报告显示,计算机电源数控等电源管理技术可根据电源需求变化不断调整输出功率,有助于将数据中心的运营能效提至60%以上。意法半导体的新微控制器在单片集成所有的主要的电源控制功能,可简化数据中心向多相交错式或LLC谐振软开关(resonant soft-switching)等高能效数字电源的转型。STM32F334内置217ps(皮秒)的高分辨率定时器,确保器件的控制精度领先市场,提高电源的能效,同时异步(asynchronous)快速反应为运行安全性提供保障。新产品将最大限度地发挥数字电源的影响力,提高云计算技术应用的能效,将全球日用电需求降低大约280千兆瓦时(GWh)[1],这相当于荷兰一个国家的发电量[2]

意法半导体微控制器产品部总经理Michel Buffa表示:“除了集成STM32 F3系列数字电机驱动和太阳能逆变微控制器的经过市场检验的功能外,STM32F334数控电源系列微控制器还增加了高分辨率定时器等多项创新功能,使其成为业内最先进的数字电源微控制器。这些微控制器内部集成多功能引线、多路定时器输出、性能强大的CPU,高速通信外设接口,可大幅简化复杂电源拓扑的数控过程,目标应用包括数据服务器、电信基础设施、无线充电站、照明系统、电焊机和工业电源市场。”

新的STM32F334数控电源系列是STM32产品家族的后续产品,引脚和软件完全兼容入门级微控制器STM32F301(PWM分辨率为7ns),让开发人员在一个统一的开发平台上使用不同的STM32微控制器。为协助开发人员设计高性能数控电源,STM32F334数控电源系列还配有经过市场检验的开发生态系统。

STM32F334数控电源系列微控制器已经开始量产,采用LQFP64、LQFP48或LQFP32封装。

技术说明:

STM32F334微控制器拥有丰富的计算功能,这归功于支持DSP指令集且内置浮点单元(FPU, floating-point unit)的72MHz ARM® Cortex®-M4处理器内核。内部内核耦合存储器(CCM-SRAM)具有例行程序提速(routine boost)功能(90DMIPS相等于高于100MHz的CPU频率),可加快控制循环或关键例行程序的执行速度。

基于217ps (皮秒)分辨率的模块架构,内部高分辨率定时器保证电压和温度稳定性,提供10余个独立的PWM输出,可控制有多个开关的电源转换器或多个并联转换器。217ps分辨率保证微控制器精细控制应用日益广泛的谐振型软开关转换器。对于这类LLC转换器,高分辨率可进一步让频率和相位调理变得更加精细,提高电压调整和瞬变电压管理性能。内部交叉互联总线架构使10个定时器输出控制变得简单且灵活。为控制电源开关而优化的PWM控制器内置关断功能、死时(dead-time)控制、同步支持和安全功能。透明和高分辨率特性可简化定时器设置,同样地,高分辨率定时器可设为4.6GHz的标准定时器。

除高分辨率定时器外,STM32F334专为数字电源控制而优化的外设还包括:

·两个超高速5Msps(0.2µs)12位模数转换器(ADC),采样时间最低21ns,用于电压电流同步测量。

·三个超高速比较器,从模拟输入到PWM输出,响应时间为25ns,有助于保证电源工作安全。

·三个模数转换器(ADC)和一个内置增益的运算放大器

·CAN、I²C (PMBus/SMBus)

此外,该微控制器还具有灵活的输入输出电路,输出端可连接任何类型的驱动器或逻辑电路,模拟或数字输入端可接收内部或外部故障信号。

该微控制器拥有最新版的STM32Cube软件的全面支持:图形用户界面的STM32CubeMX初始化C代码生成器可简化高分辨率定时器的运行和设置,STM32CubeF3嵌入式软件库包含简化STM32F334外设代码移植的硬件抽象层(HAL, Hardware Abstraction Layer)以及丰富的中间件。

现有的STM32F334开发板和开发生态系统:

·板载降压升压转换器的探索套件(32F3348DISCOVERY):

·500W数字开关式电源(DSMPS, Digital Switched-Mode Power Supply)评估板(STEVAL-ISA147V2):内置谐振型LLC DC/DC转换器和无半桥的功率因数校正器(PFC);

·STM32Nucleo开放式平台NUCLEO-F334R8。

该系列微控制器还提供一个帮助用户在各种电源拓扑中运行高分辨率定时器的应用笔记 (AN4539),以及LED调光和LLC控制专题应用笔记。


[1]全球2012年用电量约22,000万亿瓦时,服务器集群用电量约 286,000千瓦时,占全球总用电量约1.3%。STM32F334将能源利用率从2.5降至1.6,相当于数据中心每天可节省大约281千瓦时。

[2]http://yearbook.enerdata.net/world-electricity-production-map-graph-and-data.html.荷兰的年发电量是101万亿瓦时,折合成日发电量约 275千瓦时。

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