نویسنده: اوژن کی نژاد
(AWeX (Advanced Waveform Extension یک واحد سخت افزاری طراحی شده برای پیاده سازی عملیات کنترل دور موتور و درایورهای قدرت است. وجود 3 توانایی سخت افزاری Dead time insertion، Pattern generation و Fault protection برای کاربردهای کنترل دور موتور و منابع تغذیه و UPS و مانند آن پیش بینی شده و کارکردن با آن مستلزم آشنایی کامل با مبانی عملکرد درایورهای قدرت می باشد.
در مورد Dead time insertion می توان این توضیح را ارائه کرد که در یک پل (Bridge) تشکیل شده از سوئیچ های قدرت مانند Mosfet یا IGBT، بین خاموش شدن هر سوئیچ قدرت و روشن شدن سوئیچ دومی که در همان بازو قرار دارد، باید یک زمان حداقل در حد میکروثانیه تاخیر وجود داشته باشد. در غیر اینصورت قبل از اینکه جریان سوئیچ روشن به صفر برسد، سوئیچ دوم هم روشن خواهد شد و یک جریان بسیار شدید بین ولتاژ مثبت و منفی پل ایجاد می شود و در یک لحظه باعث از بین رفتن سوئیچ های قدرت خواهد شد( به این جریان shoot through هم گفته می شود). به این زمان تاخیر به اصطلاح Dead time گفته می شود که یک منبع تولید فرمان برای درایور، باید بتواند آنرا بصورت سخت افزاری تامین کند. در واحد AWeX خانواده XMEGA، چنین امکانی پیش بینی شده که مقدار Dead time بصورت نرم افزاری و توسط رجیسترهای کنترلی یکبار تعریف و به سخت افزار اعمال شود.
Pattern generation برای تولید یک Bit Pattern مشخص روی پورت خروجی و برای کنترل موتورهایی مانند BLDC و استپر موتور کاربرد دارد. در این وضعیت محتوای پورت بصورت سنکرون با تایمر و بر حسب یک بافر مشخص، بصورت خودکار تغییر می کند. به این معنی که در شرایط Update تایمر (که می تواند در TOP یا BOTTOM اتفاق بیافتد)، یک وضعیت از پیش تعریف شده روی پورت قرار می گیرد که این وضعیت برای هر پین می تواند High و Low و یا خروجی PWM کانال A تایمر باشد. از طریق این امکان می توان یک سیگنال PWM را در 8 پین مختلف و بسته به شرایط توزیع نمود.
برای تفهیم بهتر اینکه این امکان چه فایده هایی می تواند داشته باشد، مثال هایی را می توان مطرح کرد. مثلا اگر فرض کنیم قرار باشد یک استپر موتور بوسیله 4 بیت پورت کنترل شود، بجای تعریف وقفه ای که بخواهد مقدار پورت را بصورت متوالی تغییر دهد، می توان مقادیر لازم را در بافر پورت قرار داد و در زمان لازم و سنکرون با تایمر، عملیات ایجاد شکل موج مورد نظر انجام خواهد شد و برای اینکار نیازی به وقفه تایمر نیست. همین مسئله می تواند در تابلوهای روان و مانند آن هم با سرعت زیاد و بدون درگیر کردن CPU در وقفه تایمر، بکار گرفته شود.
و یا توزیع انتخابی PWM که می تواند در کاربردهایی ( احتمالا کنترل نور LED های معمولی و RGB و ...) مورد استفاده قرار بگیرد و با استفاده از این امکانات می توان بار CPU را برای انجام برخی از کاربردها کاهش داد و آن را به عهده سخت افزار سپرد.
Fault protection هم یک واحد پیش بینی شده برای درایورهای قدرت و در جهت واکنش سریع و مشخص در شرایط وقوع Fault می باشد. برای کنترل کاربردهای قدرت لازم است این امکان بصورت سخت افزاری پیش بینی شود که در هنگام وقوع fault و خطا، واکنش سریع و از قبل معینی انجام شود و مثلا فرمان خروجی به سوئیچ های قدرت به سرعت قطع شوند و این امر نباید معطل اجرای نرم افزار بماند. چرا که در غیر اینصورت ممکن است به علت جریان کشی بیش از حد به از بین رفتن سوئیچ های قدرت و مواردی از این دست منجر شود. بنابراین واحدی که تحت برنامه ریزی قبلی نرم افزار بصورت سخت افزاری به شرایط خطا پاسخ دهد، از جمله امکاناتی است که در XMEGA پیش بینی شده و امکان استفاده از آن را به عنوان یک کنترل کننده و نظارت کننده بر پروسه های در محدوده زمانی میکروثانیه و کمتر، بوجود می آورد. این بخش از Event system فرمان می گیرد و این امکان وجود دارد که هر یک از 8 کانال موجود (بصورت OR) به عنوان فرمان ایجاد شرایط Fault عمل کنند.
بازگشت به مطالب آموزشی
