3.2.5. Fréquence de régulation

La PWM doit avoir une fréquence comprise entre 250 et 500 kHz pour respecter le cahier des charges. Dans le cas d’une fréquence de régulation maximale, c’est-à-dire à 500 kHz, il faut que le rapport cyclique soit mis à jour au moins toutes les deux microsecondes.

La mise à jour d’un rapport cyclique commence dès que la PWM recommence un cycle, c’est-à-dire lorsque son compteur vaut zéro.

Le système est initialement dans un état d’attente. Dès qu’un nouveau cycle commence, le bloc SPI se met en marche pour obtenir les nouvelles valeurs des ADCs. Ces derniers fonctionnant à 20 MHz avec une résolution de 12 bits, les informations sont obtenues au bout d’une microseconde.

Ensuite, le système applique le correcteur PID, s’assure que les valeurs ne mettent pas en danger le matériel et transmet au bloc PWM le nouveau rapport cyclique. Ces dernières opérations prennent 10 coups d’horloge à 75 MHz, ce qui correspond à un dixième de microseconde.

Au final, la mise à jour du rapport cyclique s’effectue dans le temps imparti et dispose de plusieurs dizaines de coups d’horloge pour assurer la sécurité du système ou effectuer des opérations supplémentaires.

Cependant, analyser le système bloc par bloc permet de gérer leur optimisation, mais cela ne prend pas en compte le temps de propagation des signaux entre les blocs du système entier qui n’est plus négligeable pour les fréquences utilisées (300 MHz).

Le logiciel Quartus analyse le code VHDL et y applique son optimisation. Ensuite, l’outil TimeQuest détermine si le design est adapté aux fréquences d’horloge appliquées. Il convient donc d’analyser les informations apportées par l’outil TimeQuest sur le système complet.

Finalement, le système fonctionne avec une horloge à 20 MHz pour le SPI (qui correspond à la fréquence maximale de fonctionnement des CAN), une horloge à 75 MHz pour la génération de consigne et le PID et une horloge à 300 MHz pour le bloc PWM. D’après le logiciel, il est possible d’augmenter les deux dernières fréquences. Ces fréquences étant conformes aux exigences du client, cet aspect a été validé et fixé afin de consacrer plus de temps sur d’autres aspects du projet.

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