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分享一个DIY核心板TI的TMS320F280049C

高工
2025-11-13 20:03:37     打赏

原理图

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设计主要包含以下几个核心功能模块:

电源管理模块

电源 +5V→+3.3V

整个电路的供电核心。

负责将输入的+5V电压转换并稳定为系统其他部分所需的+3.3V工作电压,来自USB的供电。


USB接口模块

TYPE - C

 采用通用的Type-C接口,用于供电、程序与上位机(电脑)进行数据传输。


蜂鸣器模块

 BEEP, 提供一个声音提示或报警功能。通过微控制器控制,可以发出不同频率的蜂鸣声。


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 REF5030A0IDBZR 高精度电压基准芯片的 ADC(模数转换器)外部基准电压源电路。

其核心目的是为ADC提供一个比芯片内部基准更稳定、更精确的参考电压,从而显著提高ADC的转换精度。


核心内容分析

核心芯片 (U3): REF5030A0IDBZR(图中简写为REF33A0DBZRQ1,应为笔误,33代表3.3V输出)。

功能: 这是一款高精度、低噪声、低漂移的电压基准源芯片,能输出非常稳定的 3.3V 电压。

重要性: 它是整个电路精度的基石。ADC的转换公式为 数字值 = (模拟输入电压 / 基准电压) * 满量程值,因此基准电压VREF的任何微小波动都会直接导致转换结果误差。使用专用基准芯片可以最大限度地减少这种波动。


电路工作原理:

输入: 电路由 +5V 电源供电。

退耦与滤波: 这是保证芯片稳定工作的关键设计。

电容 C38 (1uF) 和 C35 (100nF) 并联在输入引脚(Vcc)和地(GND)之间,构成退耦电路,用于滤除电源中的高频和低频噪声,为芯片提供洁净的电源。

电容 C36 (1uF) 和 C37 (100nF) 并联在输出引脚(OUT)和地(GND)之间,用于进一步滤除输出噪声,并提供稳定的负载电流,确保输出电压纯净。

输出: 芯片输出一个精准的 3.300V 电压,作为ADC的基准电压 VREF_3V3。

电阻 R22 (100Ω) 的作用:

这个电阻串联在基准电压的输出路径上,通常作为一个隔离电阻或限流电阻。


主要目的:

隔离容性负载: 防止ADC基准输入引脚的大容量负载导致基准芯片工作不稳定。

限流保护: 在异常情况下,限制电流,保护精密的基准芯片。

它与后级的滤波电容构成一个简单的RC滤波网络,进一步平滑基准电压。



核心定位,实时控制领域的标杆

TMS320F280049C 的核心使命是充当数字电源、电机驱动、可再生能源逆变器(光伏)、电动汽车控制系统等复杂应用的大脑。它擅长执行快速、精确的数学运算,并根据计算结果实时调整PWM(脉冲宽度调制)信号,从而实现对电力电子设备的精准控制。


主要功能模块解析

 中央处理单元 (CPU)

架构: 32位 C28x DSP 核心,主频高达 100MHz。

核心优势:

高性能数学运算: 具有硬件加速的三角函数单元和Viterbi/复杂数学单元,能快速执行sin/cos、arctan、Park/Clark变换等电机控制和电源计算中常用的算法。

高精度: 支持单精度浮点运算,使得复杂算法的编程更加简便,精度更高。


存储系统

Flash存储器: 256KB,用于存储用户程序。

SRAM: 100KB,用于程序运行时的数据存储,速度快。

一次性可编程存储器: 有一小部分OTP存储器,可用于存储密钥或唯一标识符等。


高精度脉冲宽度调制 (HRPWM) 和捕获模块

这是C2000系列的灵魂,也是F280049C的强项。

HRPWM模块: 提供高达 150ps 分辨率 的超高精度PWM,这对于实现LLC、移相全桥等先进拓扑的数字电源至关重要,可以实现极高的电压调节精度和效率。

ePWM模块: 多个增强型PWM模块,可灵活产生互补、带死区控制的PWM信号,完美驱动三相电机永磁同步电机PMSM、直流无刷电机BLDC或逆变桥。

eCAP模块: 高精度捕获模块,可用于测量信号的频率或脉宽,例如测量电机转速通过编码器或霍尔传感器。


高精度模拟外设

芯片集成了丰富的模拟前端,减少了对外部分立元件的依赖。

ADC模块: 2个独立的12位模数转换器,采样率高达 3.45 MSPS,支持同步采样。这对于需要同时采样电机多相电流的应用(如FOC控制)至关重要。

比较器子系统 (CMPSS): 内置快速比较器,可用于实现硬件过流、过压保护,响应速度极快(纳秒级),无需CPU干预,提高了系统的安全性。

DAC: 内置12位数模转换器,可用于内部信号监控或调试。


通信接口

提供了丰富的外设,用于与外部设备连接。

CAN总线: 2个CAN模块(CAN 2.0 B),是汽车和工业通信的标准。

SCI (UART): 3个,用于与电脑或其他微控制器进行异步串行通信。

SPI: 2个,用于连接高速外设,如ADC芯片、数字隔离器、显示屏等。

I²C: 1个,用于连接传感器、EEPROM等。

PMBus: 基于I²C的开放标准数字电源管理协议。


可配置逻辑块 (CLB)

这是F28004x系列的一个突出亮点。

功能: 芯片内部的一块“可编程逻辑”区域(类似于小型FPGA)。

优势: 允许用户自定义数字逻辑功能,可以实现复杂的PWM波形生成、编码器解码、自定义保护电路等,而无需外部CPLD或FPGA。这极大地增强了设计的灵活性和集成度。


系统控制与安全

时钟系统: 内置振荡器,也可使用外部晶体。

看门狗: 防止程序跑飞。

代码安全模块: 保护用户知识产权,防止固件被读取。


PCB文件 

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3D文件 

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