1. Por qué el reemplazo del F2803x sigue surgiendo

La familia TMS320F2803x ocupa un lugar central en una amplia base instalada en control de motores y potencia digital. Es un dispositivo C28x de 60 MHz con ADC de 12 bits, PWM mejorado y, en el F28035, un acelerador de ley de control. Muchos de los productos construidos en torno a él —accionamientos, inversores, optimizadores solares, módulos de carga— tienen ciclos de vida de una década o más.

Esa combinación genera un problema de abastecimiento específico. El diseño es estable, el firmware está congelado y la placa está calificada. Cualquier cambio en el procesador es costoso, por lo que los compradores prefieren una pieza que se ajuste a la huella existente antes que una que requiera un rediseño.

Cuando la asignación se tensa o los precios se mueven, aparecen tres opciones: pagar la prima spot, comprar mediante last-time-buy o calificar una alternativa compatible pin a pin. Esta guía trata sobre la tercera opción, usando la serie LS-Z3xF como ejemplo.

2. Qué cubre realmente "pin a pin"

Pin a pin significa que la huella del encapsulado, el número de pines y las funciones de los pines coinciden lo suficiente como para que la misma PCB pueda aceptar cualquiera de los dos dispositivos. No significa que las dos piezas sean intercambiables sin trabajo de ingeniería.

Hay que verificar cuatro cosas por separado:

Plano del encapsulado.Dos componentes pueden compartir un número de pines y aun así diferir en el tamaño del cuerpo, el paso de los terminales o las dimensiones de la almohadilla expuesta. Compare siempre el plano mecánico, no solo el número de pines.

Mapa de funciones de los pines.El pin 1 de un dispositivo no es automáticamente la misma señal en otro. Un componente compatible en pines suele coincidir en la mayoría de los pines, con unas pocas diferencias en multiplexación o funciones opcionales.

Comportamiento eléctrico.La precisión del ADC, la tensión de referencia, la resolución del PWM y los umbrales del comparador pueden variar dentro de la misma huella. Estos son los parámetros que determinan si una placa sigue cumpliendo su especificación.

Firmware y cadena de herramientas.Un dispositivo compatible en cuanto a pines aún puede requerir cambios de código si los mapas de registros, los vectores de interrupción o el comportamiento de los periféricos difieren. La declaración de soporte de la cadena de herramientas del proveedor es el punto de partida, no la prueba.

3. La familia LS-Z3xF de un vistazo

La LS-Z3xF es una familia de DSP de 32 bits de Guliang Micro, una empresa de semiconductores con sede en China. Funciona a 120 MHz con un tiempo de instrucción de ciclo único de 8.33 ns, utiliza un núcleo de 1.2 V con E/S de 3.3 V e integra los periféricos de control de los que dependen los diseños de motores y de potencia.

La familia está organizada en niveles, no es uniforme. Los dispositivos base incluyen el núcleo y los periféricos de control; el Z35F añade la CLA; el Z36F añade la FPU, la TMU, la memoria de mayor tamaño y los canales serie adicionales. Esa estratificación por niveles importa para la sustitución, porque el F28034 y el F28035 tampoco son equivalentes.

4. Asignación pin a pin por encapsulado

Los códigos de pedido del F2803x difieren según el encapsulado y el grado de temperatura, y la familia LS-Z3xF se corresponde con ellos por encapsulado. La tabla siguiente muestra la correspondencia basada en la lista publicada por el fabricante de números de pieza sustituibles.

Dos notas sobre cómo leer esta tabla. Primero, el sufijo de temperatura (S, T, Q) afecta al grado, no a la asignación de pines, por lo que no cambia la asignación de encapsulado; sin embargo, sí cambia qué grado LS debe solicitar (S para industrial, Q para automoción). Segundo, el F28035 incluye una CLA mientras que el F28034 no, por lo que un reemplazo del F28034 debe seleccionarse del nivel LS que coincida con ese conjunto de características.

Confirme el sufijo exacto del dispositivo con el proveedor antes de realizar el pedido. Que coincida el encapsulado es necesario, pero no suficiente para un reemplazo directo.

F28034 frente a F28035: la cuestión de la CLA

Los dos dispositivos comparten una familia de encapsulados y un número de pines, pero no son el mismo procesador. El F28035 incluye un acelerador de ley de control, un pequeño núcleo independiente que ejecuta tareas de control junto con el C28x principal. El F28034 no lo incluye.

Esa diferencia determina qué nivel LS es el adecuado. Si el diseño original utiliza la CLA —normalmente para control de bucle de corriente, cadenas de filtros o una tarea de protección rápida—, el reemplazo debe ofrecer una unidad equivalente, con las mismas fuentes de disparo y el mismo modelo de tareas. Si el diseño original nunca habilita la CLA, pagar por ella añade un coste innecesario.

Se puede determinar a partir del firmware. Un proyecto que utiliza la CLA inicializará tareas de CLA, configurará los disparadores de tareas y colocará funciones específicas en memoria accesible por la CLA. Si nada de eso aparece en el código, el dispositivo está ejecutando todo en el núcleo principal y basta con un nivel más sencillo.

5. Qué aporta el rendimiento adicional

La diferencia más visible es la velocidad de reloj: 120 MHz frente a 60 MHz en el F2803x. Duplicar el reloj no duplica automáticamente el rendimiento de la aplicación —los estados de espera de memoria, el tiempo de conversión del ADC y la temporización de los periféricos establecen sus propios límites—, pero sí proporciona margen en tres aspectos.

Ancho de banda del lazo de control.Un núcleo más rápido permite más cómputo por periodo PWM. En control de motores, eso significa una mayor frecuencia PWM con la misma tasa de lazo o más observadores y filtros dentro del mismo lazo.

Algoritmos con gran carga matemática.En el Z36F, la FPU y la TMU aceleran el trabajo trigonométrico y de coma flotante. El control orientado al campo, las transformadas de Park/Clarke y los observadores sin sensor se benefician, y la ganancia es mayor donde el diseño utiliza actualmente aproximaciones de coma fija.

Margen de periféricos.Más canales serie y un segundo eQEP en el Z36F reducen la necesidad de lógica de interconexión externa en diseños multieje o multiprotocolo.

La contrapartida es la potencia y la térmica. Un núcleo de 120 MHz en el mismo encapsulado consume más corriente que uno de 60 MHz, y el diseño térmico que era adecuado para el original puede que ya no lo sea. Compruebe la temperatura de unión a la frecuencia de PWM real antes de asumir que la huella resuelve el problema.

Ancho de banda del lazo, en cifras

Un ejemplo concreto facilita juzgar la diferencia de reloj. A 20 kHz de PWM, un periodo es de 50 µs. A 60 MHz, eso son 3,000 ciclos; a 120 MHz, son 6,000. Si el lazo de corriente consume actualmente 2,400 ciclos —el 80% del presupuesto—, el componente más rápido deja 3,600 ciclos para observadores, filtros o comunicaciones adicionales.

La misma aritmética se aplica a la temporización del ADC. Una conversión de 12 bits requiere un número fijo de relojes del ADC, y la ventana de muestreo y retención se configura de forma independiente. Duplicar el reloj del núcleo no acorta ninguna de las dos. Los diseños limitados por el ADC verán menos beneficio que los diseños limitados por cómputo, por lo que la primera prueba de referencia debería ser el lazo de control real, no una prueba sintética de instrucciones.

6. Lista de verificación de migración

1. Compare los planos mecánicos.Verifique el tamaño del cuerpo, el paso de las patillas, la longitud de las patillas y las dimensiones de la almohadilla expuesta para la variante exacta del encapsulado.

2. Mapee cada pin.Construya una tabla pin por pin a partir de ambas hojas de datos. Marque cualquier pin cuya función difiera y compruebe si la diferencia afecta su placa.

3. Vuelva a verificar la ruta del ADC.La tensión de referencia, la temporización de muestreo y retención, la asignación de canales y la latencia de conversión afectan a la precisión del control. Vuelva a ejecutar la calibración del ADC y compare los resultados en los extremos de temperatura de funcionamiento.

4. Vuelva a comprobar la temporización del PWM.Compare el comportamiento de la banda muerta, las zonas de disparo, la resolución de alta resolución y la temporización de actualización síncrona. Estos determinan si la etapa de potencia se comporta de la misma manera.

5. Valide la CLA, si se utiliza.Las fuentes de disparo, el número de tareas y el acceso a memoria difieren entre implementaciones. Una CLA que ejecuta la tarea incorrecta en el momento incorrecto es peor que no tener CLA.

6. Vuelva a compilar y vuelva a grabar con la cadena de herramientas del proveedor.Confirme la versión del compilador, el archivo de comandos del enlazador y el algoritmo de programación de flash. Verifique el flujo de seguridad y contraseña, porque una configuración incorrecta puede bloquear el dispositivo.

7. Ejecute la calificación completa.Las pruebas de ciclado térmico, EMI, ESD y seguridad funcional deben repetirse para el nuevo dispositivo, no heredarse del anterior.

Comprobaciones por aplicación

Accionamientos de motor.Verifique el tiempo muerto de PWM, la respuesta de la zona de disparo y el comportamiento de la interfaz del codificador. Un accionamiento que funciona pero pierde su respuesta ante fallos no está calificado, aunque el motor gire correctamente en el banco de pruebas.

Potencia digital.Verifique la temporización de muestreo del ADC con respecto a los flancos del PWM, la latencia del comparador y la resolución del PWM de alta resolución. Los lazos de potencia digital son sensibles a unas pocas decenas de nanosegundos de jitter.

Carga de EV y OBC.Verifique la temporización relacionada con el aislamiento, el comportamiento de CAN ante fallos del bus y el comportamiento del dispositivo en todo el rango de temperatura. La calificación automotriz es una decisión de sistema, no de componente.

Solar y almacenamiento de energía.Verifique la estabilidad del lazo MPPT y la respuesta a transitorios de la red. Estos diseños suelen funcionar a frecuencias PWM más bajas, por lo que el margen de cálculo importa más que la velocidad de reloj en bruto.

7. Consideraciones de calificación y suministro

El LS-Z3xF se ofrece en grados industrial (S) y automotriz (Q, AEC-Q100), ambos especificados de −40 a +125 °C, con sensibilidad a la humedad MSL3. Para diseños automotrices o industriales para exteriores, el grado Q es la opción relevante; para diseños industriales generales, S suele ser suficiente.

La planificación de suministro debe tratar la alternativa como una segunda fuente, no como una sustitución directa. Eso significa conservar un lote de calificación, documentar las diferencias y mantener aprobada la pieza original cuando el cliente lo requiera. El valor de una segunda fuente compatible en pines es la continuidad, y la continuidad solo funciona si la calificación se realiza antes de la escasez.

Cadena de herramientas y portabilidad del código

La compatibilidad de pines es una declaración de hardware. La portabilidad del código es una cuestión aparte, y suele ser donde se retrasan los cronogramas de migración.

El proveedor enumera soporte de desarrollo para ANSI C/C++, CCS, DSP/BIOS y bibliotecas de control de motores y de potencia digital. Ese es el conjunto inicial correcto, pero no garantiza que un binario existente se ejecute sin cambios. En la primera semana se deben verificar tres cosas:

Mapa de registros.Compare las definiciones de registros de periféricos de los módulos que utilice. Las diferencias en los campos de bits son fáciles de pasar por alto y difíciles de depurar.

Comportamiento de las interrupciones.Compare la tabla de vectores PIE, las prioridades predeterminadas y la latencia. Un bucle de control que asumía una latencia de interrupción específica se comportará de forma diferente si cambia la temporización.

Dependencias de bibliotecas.Si el diseño utiliza bibliotecas del fabricante para transformaciones o control de motores, confirme que existan versiones equivalentes para el nuevo dispositivo y que su comportamiento numérico coincida.

Una prueba práctica consiste en compilar el proyecto de producción con los archivos de soporte del nuevo dispositivo, programarlo y ejecutar la misma prueba de aceptación utilizada en la validación de diseño original. Si esa prueba se supera, el trabajo restante es de temporización y térmica, no de arquitectura.

8. Qué deben hacer los compradores

Si el diseño está al final de su vida útil y el componente original es difícil de conseguir, la ruta compatible en cuanto a pines suele ser más rápida que un cambio de plataforma. Si el diseño está al principio de su ciclo de vida, la mejor respuesta puede ser rediseñarlo en torno a una familia actual en lugar de mantener dos componentes similares para siempre.

Cuándo iniciar este proyecto

Tres desencadenantes justifican iniciar una calificación compatible en patillaje antes de una escasez: un aviso del distribuidor de que la asignación se está ajustando, un aumento de precio superior al coste de la calificación, o un diseño que entra en una fase de producción larga en la que deben asegurarse diez años de suministro.

Dos desencadenantes aconsejan esperar: un diseño al que le queda menos de un año de producción y una plataforma que se rediseñará de todos modos. En ambos casos, el esfuerzo de ingeniería se emplea mejor en otra parte.

Cómo comparar el coste de forma justa

Comparar solo el precio unitario induce a error. La cifra relevante es el coste en destino tras la calificación, e incluye cuatro componentes: el precio del dispositivo según su volumen, el coste del lote de calificación y del tiempo de ingeniería, el inventario que debe mantener para cubrir el nuevo plazo de entrega, y el coste ajustado al riesgo de mantener dos fuentes aprobadas.

Para un volumen anual pequeño, el coste de la calificación puede superar el ahorro de una pieza más barata. Para un volumen grande, lo contrario suele ser cierto. El punto de equilibrio depende de cuánto del diseño pueda reutilizarse, que es exactamente por lo que las comprobaciones de firmware y temporización van antes de la decisión comercial, no después.

9. Preguntas frecuentes

¿Es el LS-Z3xF un sustituto directo del F28035?

Se ofrece como compatible en pines en encapsulados equivalentes. El firmware, el comportamiento del ADC, la temporización del PWM y la CLA aún deben validarse antes de producción.

¿Puedo mantener el mismo firmware?

Posiblemente, si el mapa de registros y el comportamiento de los periféricos coinciden estrechamente. Prueba con el binario de producción cuanto antes; es la forma más rápida de encontrar diferencias.

¿Qué encapsulado debería pedir?

Haga coincidir con el original: LQFP-80 para los códigos PN, LQFP-64 para los códigos PAG, VQFN-56 para los códigos RSH. Luego elija el grado industrial (S) o automotriz (Q).

¿La mayor velocidad de reloj es un problema para el consumo de energía?

Puede serlo. Un núcleo de 120 MHz consume más corriente que un componente de 60 MHz en el mismo encapsulado, por lo que conviene volver a comprobar la temperatura de unión a su frecuencia PWM y temperatura ambiente reales.

¿La compatibilidad de pines abarca los periféricos analógicos?

No. La compatibilidad de pines es una afirmación sobre la huella. La precisión del ADC, el comportamiento de la referencia y los umbrales del comparador deben verificarse por separado.

¿Cómo obtengo muestras?

Envíe el número de pieza objetivo, el encapsulado y el grado mediante el formulario de RFQ, y especifique que las piezas son para cualificación en lugar de producción.

10. Fuentes

• Página de producto y hoja de datos de TI TMS320F28035:ti.com
• Página de producto de TI TMS320F28034:ti.com
• Datos técnicos de la serie LS-Z3xF: resumen de producto del fabricante, Guliang Micro (毂梁微), 2026.