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从“DSP+模拟”到“MCU+DSP”架构 数字电源市场也走上变迁之路

http://www.ec.hc360.com2019年06月25日16:50 来源:与非网T|T

    市场研调机构Transparency Market Research(TMR)预测,从2013到2019年,全球电源管理IC市场年复合成长率(CAGR)将达6.1%,到2019年预估规模将成长到460亿美元。同时随着应用市场的变化,要求电源密度、能效更高、体积更小、更具有智能化、定制化等,从模拟转换到数字电源成为大势所趋。

    “早在2013年我们就推出了STM32F3系列,主要是混合信号电源芯片。”意法半导体微控制器事业部数字电源及电机控制市场经理Jean-MarcMathieu表示,“经过6年的市场验证,我们从客户那里得到了很多的反馈和意见,如今在STM32F334系列的基础上进行迭代推出了STM32G4系列。”

    左:意法半导体微控制器事业部数字电源及电机控制市场经理Jean-MarcMathieu

    右:意法半导体大中华与南亚区微控制器产品市场经理彭祖年

    STM32G4的四大关键词

    Jean-MarcMathieu从性能、内置数模外设、安全、完整产品目录四个方面介绍了STMG4系列的技术优势:

    

    STM32G4系列的四大关键词

    Jean-Marc Mathieu表示,“STM32G4采用的是ArmCortex-M4内核,主频可以达到170MHz,其高分辨率电源转换定时器内置各种功能,能够释放CPU资源并简化开发过程;模拟外设和转换器的性能显著提升;高速连接技术使外部事件响应速度更快;支持最新的PowerDeliveryUSB-C接口,最大输出功率100W,能够为设备快速或方便地充电。”

    为了提升性能,STM32G4系列增加了3种不同的硬件加速器,包括ART加速器(~动态缓存),实现全部代码加速(提升平均性能);关键程序加速CCM-SRAM(~静态缓存),预配置确定性保障;数学加速器,涉及三角函数和数字滤波器。

    在安全方面,STM32G4系列采用双BankFlash支持ECC,安全存储区域可配置大小,用于存放密钥等敏感信息;当退出时可配置为锁定,应用程序无法再读取或调试,适合用于存储关键数据。而且保护固件安全实时升级;编程后调试访问禁用功能可以降低威胁隐患;其它安全机制包括先进的AES-256加密引擎、唯一设备ID码和硬件随机数生成器(TRNG)。这些安全功能使开发人员能够应对最新的网络安全挑战。

STM32G4产品系列具有丰富的外设资源

    STM32G4系列的目标应用市场是电机控制,例如:家电、电动自行车、空调;工业设备与测量仪器;高端消费应用,例如:可再充电设备、无人机、玩具;数字电源,例如:服务器、通信电源、EV充电桩和充电站等。

    架构从“DSP+模拟”到“MCU+DSP”迁移

    传统的数字电源控制器采用的是“DSP+模拟”架构,如今STM32G4系列采用的是“MCU+DSP”,这一架构迁移是否代表着未来的数字电源技术发展趋势?Jean-MarcMathieu认为,在“DSP+模拟”架构中,用户使用的资源都来自DSP厂商,相对比较封闭,实际上用户更愿意使用通用内核,我们完善了内核系统性能中,随着工艺的提升具备了DSP性能,并且整体功耗比DSP好。当数字电源要求功耗必须达到98%时,设计者不得不考虑核心控制器系统的能耗,性能的提升会吸引用户从私有内核转向ARM内核。

    从生态系统的角度来看,不管是从性能还是功耗,STM32G4都不输于DSP,而且用户还可以借助ARM生态系统开发有吸引力的产品,从硬件到软件都可以更方便地获取资源,解决技术问题,这是ARM生态系统和传统DSP私有内核生态系统的最大不同。

    Jean-Marc Mathieu还指出,STM32G4的DSP来自于Cortex-M4,包含两部分指令集:一部分是DSP,一部分是浮点运算指令集,在模拟量的应用场景中会发挥优势。

    针对数字电源高中低端市场全覆盖

    

    

    随着STM32G4系列的发布,STM32产品线实现了数字电源市场高中低应用的全覆盖。其中STM32F334采用Cortex-M4内核,配置HRTIMer(全功能高精度定时器)v1数字及模拟部分,精度达到217ps,主要服务低端应用;STM32H743采用Cortex-M7内核,计算能力更强,配置配置HRTIMerv1仅数字部分,精度2ns,主要服务高端应用;STM32G4系列是STM32F3的延续,可以满足中端市场的应用。

    Jean-Marc Mathieu在演讲中也表示,“针对数字电源应用,STM32G4系列增强高精度定时器,填补了低端和高端之间的空白。但是STMG4系列并不是完全取代STMF334,而是在STMF334的基础上做了提升,覆盖更复杂的数字电源应用场景。”

    从2014年发布到针对数字电源的第一款产品STM32F334,到STM32G4的诞生,ST花费了5年的时间。Jean-Marc Mathieu解释,“在2014年发布第一款产品的时候,我们是数字电源主控市场的新来者,当时的市场被DSP产品垄断,我需要把第一款产品先投放市场,中间花费了3年时间收集客户反馈,又花费2年时间设计一个新的IP,因此在5年后才推出了SMT32G4系列。”

    从2007年到2019年,STM32产品家族已经走过12年的历程,在主流MCU、高性能MCU、无线MCU、超低功耗MCU,以及MPU上发布了十几个系列产品,创新一直是STM32的源动力。

责任编辑:刘婷婷

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