Renesas MCK - RA6T2电机控制评估套件：设计与应用全解析

在电机控制领域，一款优秀的评估套件能为工程师们的开发工作带来极大便利。Renesas的MCK - RA6T2就是这样一款值得关注的产品，它为电机控制开发提供了全面且有效的解决方案。本文将深入剖析MCK - RA6T2的各个方面，包括其特性、硬件组成、功能模块以及使用注意事项等。

文件下载：Renesas Electronics RA6T2电机控制套件.pdf

一、MCK - RA6T2概述

MCK - RA6T2是一款专门用于电机控制的评估套件。借助该套件，工程师能够轻松实现基于RA6T2的电机控制。它具备以下显著特性：

1. 电机类型支持：支持无刷直流电机，满足了众多应用场景对电机类型的需求。
2. 电流检测方式：支持1 - /2 - /3 - 分流电流检测，为电机电流的精确测量提供了多种选择。
3. 开发工具支持：支持电机控制开发支持工具，有助于提高开发效率。
4. 保护功能：配备过流检测电路，提供过流保护功能，增强了系统的稳定性和可靠性。

二、产品内容与订购信息

产品内容

该套件包含以下部件：

1. 逆变器板（RTK0EM0000B12020BJ）x1
2. CPU板（RTK0EMA270C00000BJ）x1
3. 通信板（RTK0EMXC90Z00000BJ）x1
4. 无刷直流电机（R42BLD30L3）x1
5. 通信电缆x1
6. USB电缆x2
7. 螺丝x12
8. 支座x12

订购信息

若要订购MCK - RA6T2，产品编号为RTK0EMA270S00020BJ。

三、硬件配置与默认设置

硬件组成

MCK - RA6T2主要由逆变器板、CPU板和通信板组成。各板的详细规格如下：

• 逆变器板：

  • 电源供应：有两种方式，可从直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流

• 电源：电源供应方式有两种，可从直流插孔（J1）输入，电压范围为12 - 48V，也可从CPU板获取5V电源。

  • 额定输出电流：交流10A（RMS值）*2。
  • 开关频率：20kHz（典型值）。
  • 电流检测方法：1 - /2 - /3 - 分流检测。
  • 分流电阻：10mΩ。
  • PWM逻辑：下臂、上臂为正逻辑。
  • 支持多种传感器：支持HALL传感器、编码器。
  • 连接器：包含CPU卡连接器、电机连接器、电源输入连接器、HALL传感器连接器、编码器/电感位置传感器连接器。
  • 开关：包含一个拨动开关和一个按钮开关。
  • LED：包含3个用户可控LED和一个电源LED。

• CPU板：

  • 安装的MCU：RA6T2组，产品编号为R7FA6T2BD3CFP。
  • 最高CPU运行频率：240MHz。
  • 位数：32位。
  • 封装/引脚数量：LFQFP/100引脚。
  • RAM：64KB。
  • MCU输入时钟：10MHz（由外部晶体振荡器产生）。
  • 电源供应：可从兼容的逆变器板获取电源，也可从USB连接器获取电源，自动选择其中一种方式。
  • 调试器：J - Link - OB（板载调试器电路）。
  • 连接器：包含逆变器板连接器（2组）、J - Link OB的USB连接器、Renesas Motor Workbench通信的SCI连接器、CAN通信的通孔、SPI通信的通孔、用于Arm调试器的20引脚通孔。
  • 开关：包含一个MCU复位开关。
  • LED：包含6个用户可控LED和1个电源LED。

• 通信板：

  • 安装的MCU：RX72N组，产品编号为R5F572NNDDFB。
  • 最高CPU运行频率：240MHz。
  • 位数：32位。
  • 封装/引脚数量：LFQFP/144引脚。
  • RAM：1MB。
  • MCU输入时钟：20MHz（由外部晶体振荡器产生）。
  • 电源供应：从USB连接器获取5V电源。
  • 连接器：包含用于PC的USB Type - C连接器、用于CPU板的SCI连接器、USB迷你B连接器（用户不可用）。
  • 隔离：SCI连接器和MCU之间隔离。
  • 开关：包含一个MCU外部复位开关。

硬件连接与电源供应

在使用该套件进行电机控制评估时，需要按照特定方式连接各板。连接时要注意CPU板和逆变器板之间的连接器是紧密配合的，连接和断开时要小心不要弯曲引脚。电源供应方式有多种选择，包括从直流插孔、终端块和USB连接器获取电源。同时，也可以同时从USB连接器和逆变器板的直流插孔或终端块获取电源。

跳线设置

各板上的跳线引脚都有默认设置和相应功能，例如逆变器板上的跳线引脚（JP1 - JP15）、CPU板上的跳线引脚（JP1 - JP25）以及通信板上的跳线引脚（JP1 - JP3）都有其特定的设置和功能，工程师在使用时需要根据实际需求进行调整。

四、各板详细功能解析

逆变器板

逆变器控制电路模块

逆变器板上的逆变器控制电路模块通过6个功率MOSFET控制电机。该模块将直流母线电压、U、V和W相电压以及分流电流输出到连接器（CN3、CN4），通过将这些输出电压输入到CPU卡上的MCU的A/D中，可以测量各相的电压和分流电流的模拟值。同时，该模块还具备过流检测功能。

电流检测电路

电流检测电路使用分流电阻测量U、V和W相的电流。电压降通过分流电阻被电流检测放大器放大输出。默认电流检测放大器增益设置为20x，但可通过设置JP5、JP7、JP9、JP10、JP14和JP15为开路将增益更改为10x。通过切换JP8和JP11到2 - 3引脚短路，可以支持单分流电流检测。

过流检测电路

过流检测电路用于检测输入电流是否过流。当电流值在阈值范围内时，OC_INV_OUT为高电平；当检测到过流时，OC_INV_OUT变为低电平。工程师可以通过监控过流检测信号并将栅极驱动器的PWM信号设置为低电平或高阻抗来保护板和电机。

输出电压检测电路

输出电压检测电路将母线电压和三相输出电压（U、V和W相）通过电阻分压器输入到微控制器的AD引脚。电压关系由特定方程描述。

电压生成电路

电压生成电路通过升压转换器从5V电源生成栅极驱动器电压（原理图中为“+12V”）。如果没有从CPU板提供5V电源，则逆变器板上的降压转换器将从直流插孔或终端块输入的电压（12 - 48V）生成5V电源。

LED、开关和可变电阻

逆变器板上有3个用户可控LED，其开关状态由引脚状态控制；还有一个拨动开关和一个按钮开关，其引脚电压由开关状态控制；此外，还有一个可变电阻，旋转可变电阻会改变其端子电压。

CPU板

电源供应

当未连接到逆变器板时，应从USB连接器获取电源；当连接到逆变器板时，电源供应将自动从USB连接器或逆变直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流直流