概要

高精度AFE内蔵マイコンRX23E-Aを使用したペルチェクーラーのリファレンスデザインです。RX23E-Aワンチップで、温度制御に必要な計測、演算、制御の実装が可能です。

ペルチェクーラーは、ペルチェ効果と呼ばれる現象を利用した加熱と冷却の両方が可能な温度コントローラです。下記の特徴を持ち、産業民生問わず、温度制御の用途で幅広く使用されています。

  • 電流の方向により加熱と冷却を簡単に切り替えることが可能
  • 高精度かつ高速応答の温度制御が可能
  • 機械的駆動部を持たないため、小型化しやすく、振動や騒音も発生しない

本リファレンスデザインは、ペルチェクーラーに必要な制御設計、ハードウェア設計、ソフトウエア設計について記したアプリケーションノートとサンプルプログラムから構成されています。本リファレンスデザインを利用することにより、RX23E-Aを使用した温度制御を簡単にお試しいただくことが可能です。

本リファレンスデザインの作成にあたり、デモ機を試作して、応答特性や制御分解能を評価しました。ペルチェモジュールの温度応答は温度制御なしと比較して、温度制御を行うことで最終値の63.2%に到達する時間が24.9秒から3.18秒まで短縮し、応答特性が大幅に改善していることが確認できました。また、5℃ステップの指令値の変化に追従することから、5m℃以下の分解能で制御が可能なことを確認しました。

  1. AFE内蔵MCU RX23E-Aを搭載
    • RX23E-Aワンチップで高精度な温度計測と制御演算が可能
    • 専用のAFEが不要となり、BOMコストと基板面積の削減に貢献
    1. ADCによる温度と電流の計測
      • 24bitΔΣ型ADCと励起電流源を搭載、3線式測温抵抗体の温度計測に対応
      • 12bitSAR型ADCを用いたフルブリッジ回路の電流計測
    2. RX v2コアによるPID制御演算
      • 温度制御ループに電流制御ループを加えたのカスケード制御を実装、応答性と安定性を同時に改善
    3. 周辺機能を利用したPWM制御
      • 相補PWM出力により、高電力効率な制御を実現
  2. 各種パワーデバイスを搭載
    • ハーフブリッジ ドライバ ISL2111ABZ
    • DC/DCコンバータ ISL8560IRZ
    • パワーMOSFET RJK0654DPB

構成物

  • アプリケーションノート
  • サンプルプログラム
  • 回路図(アプリケーションノートに含まれています)

ドキュメント

 

設計・開発

サンプルコード

ビデオ&トレーニング

RENESAS RX23E-A GROUP FOR HIGH-PRECISION SENSING & CONTROL EQUIPMENT