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1、STM32构建数字电源新方案韩旭同 Terry Han意法半导体 中国区通用微控制器市场部门STM32 MCU and MPU 产品矩阵高性能MCUs超低功耗MCUs无线MCUs主流MCUs射频协处理器STM32H7Up to 3224 CoreMarkUp to 550 MHz Cortex-M7240 MHz Cortex-M42STM32F2Up to 398 CoreMark120 MHz Cortex-M3STM32F4Up to 608 CoreMark180 MHz Cortex-M4STM32F71082 CoreMark216 MHz Cortex-M7STM32F0106
2、CoreMark48 MHz Cortex-M0STM32G0142 CoreMark64 MHz Cortex-M0+STM32F1177 CoreMark72 MHz Cortex-M3STM32F3245 CoreMark72 MHz Cortex-M4STM32G4569 CoreMark170 MHz Cortex-M4STM32L075 CoreMark32 MHz Cortex-M0+STM32L193 CoreMark32 MHz Cortex-M3STM32L4273 CoreMark80 MHz Cortex-M4STM32L4+409 CoreMark120 MHz Co
3、rtex-M4STM32L5443 CoreMark110 MHz Cortex-M33STM32U5651 CoreMark160 MHz Cortex-M33STM32WL162 CoreMark48 MHz Cortex-M448 MHz Cortex-M0+STM32WB216 CoreMark64 MHz Cortex-M432 MHz Cortex-M0+MPU主推产品Mixed-signal MCUsSTM32C0114 CoreMark48MHz Cortex M0+More than 60,000 customers Over 10 billion STM32 shipped
4、 since 2007STM32WBA407 CoreMark100 MHz Cortex-M33BlueNRG64 MHz Cortex-M0+STM32MP1Up to 1 GHz Cortex-A7209 MHz Cortex-M4数字电源对主控的需求数字电源需求高速运算能力从单一模块到系统集成先进的内核,超高的主频、高执行效率和数学加速器采集精度高且快,控制精度高响应快高精度多个独立ADC及多通道高精度PWM和灵活的输出配置多样通讯多种通讯接口(UART、I2C及CAN总线)高可靠性安全加密机制运行状态实时监测耐受恶劣高温125环境3STM32平台化应用4STM32F334数字电源存储
5、Pin Count512KB32KB128-pin32-pin高精度PWMSTM32数字电源平台STM32G4742MB217ps184ps2.2nsSTM32H743STM32G474ADC+MCU(170MHz)+PWMSTM32H743ADC+MCU(480MHz)+PWM数字电源核心逆变方案5电能产生能量存储电能使用基站电源服务器电源储能系统光伏逆变PCS(Power Conversion System)STM32G474 High Performance 170 MHz Cortex-M4 Three accelerators High Resolution(HRTIM)184ps
6、Flexible PWM generationAdvanced ADC 5x 12-bit 4MSPS Up to 42 ADC channels STM32G4产品一览表参数STM32G474高精度PWM型STM32G473性能型STM32G491入门型STM32G431入门型内核,主频Arm Cortex-M4,170 MHzFlash(max)512 Kbytes(2x256KB dual bank)512 Kbytes single bank128 Kbytessingle bankRAM(up to)96 Kbytes22 KbytesCCM-SRAM32 Kbytes16Kbyte
7、s10 Kbytes12-bit ADC SAR5x 12-bit 4 MSPS3x 12-bit 4 MSPS2x 12-bit 4 MSPS比较器7x(17纳秒)4x(17纳秒)运放 1%精度64312-bit DAC74USB FS Device1CAN-FD3x2x1x高级电机控制定时器3x(170 MHz)2x(170 MHz)12 通道 高精度定时器1x(184ps)-温度范围-40 to 85/-40 to 125引脚数48 to 12832 to 100STM32G4 系列 关键词8安全在线升级功能安全设计包功能安全与信息安全 双Bank Flash支持ECC(error co
8、de correction)安全存储区域 硬件加密 AES-256 SIL,Class-B SRAM支持奇偶校验性能 Arm Cortex-M4 at 170 MHz 213 DMIPS and 550 CoreMark results 优化动态功耗(163A/MHz)ART Accelerator(动态缓存)数学运算加速器(三角函数+数字滤波)CCM-SRAM Routine Booster(静态缓存)丰富的内置数模外设 运放(内置增益),DACs,比较器 12-bit ADCs 4Msps(硬件过采样 16bit)CAN-FD(up to 8Msps bit rate)高精度定时器 V2(
9、184皮秒)USB type-C Power Delivery3.0 1%精度内置RC(-590dC),2%(全温度范围)完整的产品目录 补充已有STM32F3系列产品目录 环境温度范围-40dC 至 85 or 125dC 从 32 至 128-pin 从 32KB 至 512KB Flash数学加速器9功能加速与减轻CPU负担 矢量旋转(极坐标到平面坐标):Sin,Cos 矢量转换(平面坐标到极坐标):反正切Atan2,模数Modulus 双曲正弦Sinh,双曲余弦Cosh,指数函数Exp 反正切Atan,反双曲正切Atanh 平方根 常用对数 Ln1.三角函数(Trigo)非常有利于电机
10、控制中所常用的的矢量运算(FOC)精度可达20位 显著提高数学函数运算效率 比软件方式计算快5倍,精度高10倍以上,CPU负荷为0%在电机驱动应用实例中,约提高12%控制环路速度通信/服务器电源10InputFilterPFCDC/DCHF INVPowerTransformerDC/DCOutput RectifierOutputFilterSTM32G474STM32G474OptoIsolatorCOMDRV_SCOMDRV_PV/IDRVV/IDRVAC输入RS485CANDC输出AC/DC转换,功率因素矫正DC/DC转换前级后级高精度定时器高达12路高精度PWM输出,可支持PFC和后
11、级DC/DC的各种拓扑数学加速器,提升运算效率内置高速ADC、DAC及比较器,轻松完成信号采样多种通讯接口(UART、I2C及CAN总线)耐受高温125PFC-STM32G474ArmCortex-M4 Up to 170 MHz32-Kbyte CCM-SRAMFloating Point Unit(FPU)Multiple ADCs(4 Msps)Up to 5Hi-Resolution PWM Timer(184 ps)Comparators and DACs Up to 7UART,SPI,CANand USBCORDIC for trigonometric functions acc
12、elerationFMAC filter mathematical acceleratorConfigurations of MCU key functions on digital PFC Control loop computation(reserved for future use)11Zero wait-state for critical code executionMainly for high frequency(HF)MOSFET control at 70kHzSoftware phase-locked loop(reserved for future use)AC volt
13、age,PFC voltage/current,and hotspot temperature sensing Hardware digital filter(CPU off-load)for loop computationPFC OVP and critical current protectionUART for internal/external communicationDriverSensorCircuitSensorCircuitDriverDriverSensorCircuitUARTZCDCircuitLEDnS1S2S3S4Bulk OKFan PWMHotspotAmbi
14、entPFC Current ControllerPWM ModuleCxCProtectionOCP FunctionBulk OVPProtectionPLL Function(Phase-locked Loop)Brown in/out HandlerInput Metering FunctionFan ControlBulk OKMonitoringLEDPFC Voltage ControllerInrush CurrentControlZero Crossing Detection(ZCD)TemperatureMonitoringUARTCommunicationPFC 框图Ke
15、y firmware features12Blanking+Soft-start Scheme in PWM for current spike at AC zero crossingHW ZCD+software PLL for reliable AC phase detectionFMAC is used for current loop control to reduce CPU effortLLC-STM32G474ArmCortex-M4 Up to 170 MHz32-Kbyte CCM-SRAMFloating Point Unit(FPU)Multiple ADCs(4 Msp
16、s)Up to 5Hi-Resolution PWM Timer(184 ps)Comparators and DACs Up to 7UART,SPI,CANand USBFMAC filter mathematical acceleratorConfigurations of MCU key functions on digital LLCVoltage loop computation 13Zero wait-state for critical code executionPrimary MOSFET with dead timeSecondary SR MOSFET control
17、with adaptive algorithmBus voltage,output voltage/current,SR Vds and hotspot temperature sensing Hardware digital filter(reserved for future use)Output OVP and primary tank current protectionUART for internal/external communicationLLC框图14STM32G474Firmware BlockSensorCircuitUART(PC)LEDnBulk OKHotspot
18、AmbientSR PWM ModulePFC monitoringLEDTemperatureMonitoringUARTCommunicationQ3Q4Q1Q2Q7Q8Q5Q6DriverDriverDriverDriverPWM ModuleSensorCircuitSensorCircuitOutput OCPAdaptive SR ControlOutput OVP/UVPInternal UARTCommunicationUART(PFC)SensorCircuitCurrent ProtectionLLC Voltage ControllerBurst mode control
19、 Key firmware featuresDigital adaptive SR control to improve overall efficiencyBurst mode operation is adopted to reduce losses at light loadOn-line coefficient tuning via UARTHRTIMer,不仅仅是高精度而已1512 通道PWM信号输出,频率和占空比精度可高达184ps184ps 相当于 5.4GHz 定时器时钟自带电压与温度补偿,保证精度不漂移高精度PWM 7个独立时钟计数器(1主+6从),可相互配合生成灵活多样的P
20、WM波形可灵活配置成 6 组互补输出的 PWM 对内置信号枢纽 Crossbar,单个 PWM 周期内最多可达 32个 set/reset 触发源灵活角色可配Master/Slave,更适合多项控制高灵活度PWM6个模拟与数字的错误输入源10个事件输入源事件响应可配置:计数响应,窗口内连续事件响应等多事件响应可支持任意一种常见拓扑:1x 12 PWM(三项交错LLC)12x 1 PWM(多项独立 buck 调光控制器)每一路定时器均有可配置参数DMA,整个HRTIM单元亦有高级DMA功能,可部分或整体更新参数12个独立输出通道STM32H7系列延展ArmCortexcoreCortex-M7S
21、TM32H745/755480+240 MHz1027+300 DMIPSRAM 1 MBFlash up to 2 MBCortex-M7&-M4Dual-coreLineValue LineSTM32H747/757480+240 MHz1027+300 DMIPSRAM 1 MBFlash up to 2 MBSTM32H742480 MHz1027 DMIPSRAM 692 KBFlash up to 2 MBSTM32H743/753480 MHz1027 DMIPSRAM 1 MBFlash up to 2 MBSTM32H7A3/B3280 MHz599 DMIPSRAM 1.4
22、 MBFlash up to 2 MBSTM32H750480 MHz1027 DMIPSRAM 1 MBFlash 128 KBSTM32H7B0280 MHz599 DMIPSRAM 1.4 MBFlash 128 KBSTM32H723/733550 MHz1177 DMIPSRAM 564 KBFlash up to 1 MBSTM32H730Q550 MHz1177 DMIPSRAM 564 KBFlash 128 KBSTM32H725/735550 MHz1177 DMIPSRAM 564 KBFlash up to 1 MBSTM32H730550 MHz1177 DMIPSR
23、AM 564 KBFlash 128 KBLDOLDOLDOLDOLDOSMPSSMPSSMPSSMPSLDO16SMPS高性能与高性价比兼备GUISingle-coreLineSTM32H7简介17STM32H7Cortex-M7Cortex-M4高效的处理能力主频高达550MHz高达32KB I/D Cache,执行代码零等待大容量TCM,存放关键代码和数据双核设计,兼顾高速运算和实时控制多达40路DMA,处理最复杂的数据传输信息与功能安全外部存储在线解密加速器(OTFDEC)哈希硬件加速器,专属加密技术提供软体安全安装和升级服务耐受高温125数学加速器三角函数计算数字滤波加速器使用DMA
24、方式,彻底释放CPU资源先进的图像显示显示接口:TFT-LCD 和 MIPI-DSI加速器:Chrom-ART、Chrom-GRC 及 MJPEG外存扩展:FMC、SDMMC及O-SPI显示控制时仅占用CPU极少资源丰富的内部资源18高精度定时器:精度高达2.1ns,10路PWM输出2个高级定时器,可实现双电机控制12个通用定时器及5个低功耗定时器多达11个U(S)ART,6个高速 SPI 和5个 I2C多达3个新一代 FD-CAN总线,通讯效率大幅度提升2个USB OTG接口,支持高速和全速传输10/100 以太网控制器DCMI 数字摄像头接口 和 4个 SAI 音频接口3个16位ADC,采
25、样速率高达3.6MSPS,共有36通道DFSDM 数字滤波模块2个DAC、2个模拟比较器和2个运算放大器内置高达2MB双区的Flash,支持ECC校验内置高达1.4MB SRAM(多达1MB连续地址空间),支持ECC校验丰富的存储外扩接口:32bit FMC,SDMMC及Octo-SPISTM32G4 硬件资源19加速评估,原型设计及产品开发灵活的原型设计 NUCLEO-G431KB NUCLEO-G431RB NUCLEO-G474RE NUCLEO-G491RESTM32 Nucleo64-pin32-pin关键性能原型设计 B-G474E-DPOW1 B-G431B-ESC1Discov
26、ery kitsSTM32G4全功能评估 STM32G484E-EVAL STM32G474E-EVALEvaluation boards全功能电机与模拟控制 P-NUCLEO-IHM03Motor Control PackSTM32H7 硬件开发平台快速上手Flexible prototypingNUCLEO-H7A3ZI-QNUCLEO-H743ZI2NUCLEO-H723ZGNUCLEO-H745ZI-QNUCLEO-H755ZI-QSTM32 NucleoKey feature prototypingSTM32H7B3I-DKSTM32H735G-DKSTM32H750B-DKSTM3
27、2H745I-DISCOSTM32H747I-DISCODiscovery kitsFull feature STM32H7 evaluationSTM32H7B3I-EVALSTM32H743I-EVAL2STM32H757I-EVALSTM32H747I-EVALSTM32H753I-EVAL2Evaluation boards20双核双核STM32 软件工具21STM32CubeMX 配置及初始化代码生成 解决资源配置冲突灵活的方案 第三方 IDE,如 IAR、Keil 免费的基于Eclipse的官方IDESTM32CubeIDE*STM32CubeProgrammer Flash 和/
28、或 系统存储 读写 支持 GUI 或 命令行 界面完整支持Arm Cortex-M 开发生态STM32CubeMXIDEsCompile and DebugSTM32 Programming ToolSTM32 本地化资源,提供海量信息22STM32微信订阅号STM32微信服务号大学计划联络邮箱:STM32视频号线上课程平台ST 中文论坛STM32 中文官网www.STMCUST Community 全球论坛https:/ MPUs Wiki 页面 MCUs Wiki 页面 官网www.ST.comSTM32单片机技术培训报名网页: GitHub页面: 21ic论坛http:/ STMicro
29、electronics-All rights reserved.ST logo is a trademark or a registered trademark of STMicroelectronics International NV or its affiliates in the EU and/or other countries.For additional information about ST trademarks,please refer to other product or service names are the property of their respective owners.Find out more at