意法半導體推出 STM32 數位電源微控制器,讓雲端應用設計更節能環保

作者 | 發布日期 2014 年 08 月 07 日 9:16 | 分類 即時新聞 , 晶片
STM32

橫跨多重電子應用領域、全球領先的半導體供應商意法半導體(STMicroelectronics,簡稱ST)推出最新的數位電源微控制器(STM32F334),為推動數位經濟成長的雲端運算技術進一步提高能效。



現今的數位基礎設施耗電量相當龐大。在全球大約 286,000 千兆瓦時(GWh)的年用電量中,僅數位中心一種產業就佔據約 1.3%。根據 Uptime Institute 機構的能源利用率(PUE,Power Usage Effectiveness)估算報告顯示,在全球用電量中,只有大約 40% 的電力用於生產活動,而其餘的電力主要是以熱量的形式被損耗掉,甚至排除這些熱量還需要使用大型昂貴的冷卻系統(cooling systems)。隨著雲端運算企業和雲端服務用戶人數以高速度成長,業界預計該應用市場將會持續成長,提高基礎設施的能效具有十分重要的意義。

根據 Uptime Institute 機構報告顯示,電腦電源數位控制等電源管理技術可根據電源需求變化不斷調整輸出功率,有助於將數據中心的能效提高至 60% 以上。意法半導體的新微控制​​器在單一晶片上整合所有的主要電源控制功能,可簡化數據中心向多相交錯式或 LLC 諧振式柔切轉換器(resonant soft-switching)等高能效數位電源的轉型。STM32F334 內建 217ps(皮秒)的高分辨率定時器,確保元件的控制準確度領先市場,提高電源的能效,同時異步(asynchronous)快速反應為執行安全性提供保障。新產品將最大幅度地發揮數位電源的影響力,提高雲端運算技術應用的能效,將全球日用電需求降低大約 280 千兆瓦時(GWh),這相當於荷蘭整個國家的耗電量。

意法半導體微控制器產品部總經理 Michel Buffa 表示:「除整合 STM32 F3 系列數位馬達驅動和太陽能逆變微控制器經市場驗證的功能外,STM32F334 數位電源系列微控制器還增加了高分辨率定時器等多項創新功能,使其成為業界先進的數位電源微控制器。這些微控制器內部整合多功能引線、多路定時器輸出、性能強大的CPU,高速通訊周邊設備介面,可大幅簡化複雜電源拓撲的數位控制過程,目標應用包括數據伺服器、電信基礎設施、無線充電站、照明系統、電焊機和工業電源市場。」

新款 STM32F334 數位電源系列是 STM32 產品家族的新產品,針腳和軟體完全與入門級微控制器 STM32F301(PWM 分辨率為 7ns)相容,讓開發人員在統一的開發平台上使用不同的 STM32 微控制器。為協助開發人員設計高性能數位電源應用,STM32F334 數位電源系列還配有經市場驗證的開發生態系統。

STM32F334 數位電源系列微控制器已開始量產,採用 LQFP64、LQFP48 或 LQFP32 封裝。

STM32F334 微控制器擁有豐富的運算功能,這歸功於支援 DSP 指令集且內建浮點單元(FPU,floating-point unit)的 72MHz ARM Cortex-M4 處理器內核。內核耦合記憶體(CCM-SRAM)具有程式加速(routine boost)功能(90DMIPS 相等於高於 1​​00MHz 的 CPU 頻率),可加快控制循環或關鍵例行程式的執行速度。

基於 217ps (皮秒)分辨率的模組架構,內部高分辨率定時器保證電壓和溫度穩定性,提供 10 餘個獨立的 PWM 輸出,可控制有多個開關的電源轉換器或多個平行轉換器。217ps 分辨率保證微控制器精準控制應用日益廣泛的諧振式柔切轉換器。對於這類 LLC 轉換器,高分辨率可進一步讓頻率和相位調理變得更加精準,提高電壓調整和瞬變電壓管理性能。內部交叉互聯總線架構使 10 個定時器輸出控制變得簡單且靈活。為控制電源開關最佳化的 PWM 控制器內建關斷功能、停滯時間(dead-time)控制、同步支援和安全功能。透明和高分辨率特性可簡化定時器設置,同樣地,高分辨率定時器可設為 4.6GHz 的標準定時器。

除高分辨率定時器外,STM32F334 專為數位電源控製最佳化的周邊設備還包括:

  • 兩個超高速 5Msps(0.2µs)12 位元類比數位轉換器(ADC),採樣時間最低 21ns,用於電壓電流同步測量。
  • 三個超高速比較器,從類比輸入到 PWM 輸出,響應時間為 25ns,有助於保證電源工作安全。
  • 三個類比數位轉換器(ADC)和一個內建增益的運算放大器
  • CAN、I²C (PMBus/SMBus)

此外,該微控制器還具有靈活的輸入輸出電路,輸出端可連接任何類型的驅動器或邏輯電路,類比或數位輸入端可接收內部或外部故障訊號。

該微控制器擁有最新版的 STM32Cube 軟體的全面支援:繪圖用戶介面的 STM32CubeMX 初始化 C 代碼生成器可簡化高分辨率定時器的執行和設置,STM32CubeF3 嵌入式軟體庫包含簡化 STM32F334 周邊設備代碼移植的硬體抽象層(HAL,Hardware Abstraction Layer)以及豐富的中介軟體。

現有的 STM32F334 開發板和開發生態系統:

  • 板載降壓升壓轉換器的探索套件(32F3348DISCOVERY
  • 500W 數位開關式電源(DSMPS,Digital Switched-Mode Power Supply)評估板(STEVAL-ISA147V2):內建諧振型 LLC DC/DC 轉換器和無半橋的功率因數校正器(PFC)
  • STM32Nucleo 開放式平台 NUCLEO-F334R8

該系列微控制器還提供一個協助用戶在各種電源拓撲中執行高分辨率定時器的應用摘要(AN4539),以及 LED 調光和 LLC 控制專題應用摘要。 

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