傳統(tǒng)的汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)都依賴(lài)無(wú)數(shù)電子器件的有效運(yùn)行，才能實(shí)現(xiàn)便利功能和任務(wù)關(guān)鍵型功能安全能力。雖然這些不同的應(yīng)用具有廣泛的需求，但在根本上都需要能夠在極端條件下運(yùn)行，同時(shí)又能提供可靠、高性能的實(shí)時(shí)響應(yīng)。

　　因此，開(kāi)發(fā)人員迫切需要一種穩(wěn)定、強(qiáng)大、受到良好支持且可擴(kuò)展的平臺(tái)，其能夠幫助簡(jiǎn)化不斷擴(kuò)充的汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)用例的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。

　　本文將討論 Microchip Technology 能滿(mǎn)足這些要求的數(shù)字信號(hào)控制器 （DSC） 系列，并介紹如何使用這些 DSC 在參考設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)的必備功能。

　　多樣化的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)需要靈活的解決方案

　　無(wú)論是為傳統(tǒng)汽車(chē)還是電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)人員都需要滿(mǎn)足越來(lái)越多的應(yīng)用需求，包括電源轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)、車(chē)載無(wú)線(xiàn)充電、數(shù)字照明系統(tǒng)，以及電機(jī)控制系統(tǒng)——從相對(duì)簡(jiǎn)單的步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用到電動(dòng)汽車(chē) （EV） 和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē) （HEV） 的復(fù)雜再生制動(dòng)系統(tǒng)。汽車(chē)制造商努力提高安全性、便利性、功能性和性能，以應(yīng)對(duì)消費(fèi)者的需求和競(jìng)爭(zhēng)壓力，在此過(guò)程中，除了任務(wù)關(guān)鍵型功能安全要求，設(shè)計(jì)的占用面積和物料清單 （BOM） 要求也越來(lái)越重要。

　　為了滿(mǎn)足這些要求，該行業(yè)已針對(duì)幾乎所有的車(chē)輛子系統(tǒng)迅速改用數(shù)字解決方案。傳統(tǒng)載客車(chē)輛中的子系統(tǒng)早已依賴(lài)微控制器 （MCU），MCU 所運(yùn)行的軟件代碼數(shù)要比商用飛機(jī)多四倍［1］。

　　然而，隨著需求和競(jìng)爭(zhēng)壓力的不斷增大，早期的微控制器解決方案可能無(wú)法滿(mǎn)足汽車(chē)設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在面臨的一系列要求。越來(lái)越多的電子子系統(tǒng)和相關(guān)的高壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換功能需要不同的電源軌，特別是在電動(dòng)汽車(chē)中，這就需要更復(fù)雜的數(shù)字控制能力。移動(dòng)設(shè)備的車(chē)載無(wú)線(xiàn)充電等其他應(yīng)用，則帶來(lái)了一系列全新的設(shè)計(jì)要求，以構(gòu)建多線(xiàn)圈無(wú)線(xiàn)功率發(fā)射器，從而與更多消費(fèi)型設(shè)備中內(nèi)置的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)功率接收器兼容。車(chē)輛照明設(shè)計(jì)需要考慮調(diào)光、溫度、元器件老化等技術(shù)特性，以提供更明亮的前照燈、令人愉悅的顏色和儀表盤(pán)的調(diào)光效果。最后，即使在傳統(tǒng)汽車(chē)中，精密的數(shù)字控制電機(jī)也普遍存在，這顯然為電動(dòng)汽車(chē)提供了功能基礎(chǔ)。

　　Microchip Technology 的 dsPIC33 DSC 系列專(zhuān)門(mén)為滿(mǎn)足這些多樣化的要求而設(shè)計(jì)，其成員具有專(zhuān)用的功能。該系列的最新成員 dsPIC33C 擴(kuò)展了 dsPIC33E 和 dsPIC33F DSC 的性能和功能，可供開(kāi)發(fā)人員用于更復(fù)雜的應(yīng)用。

　　這些 DSC 基于數(shù)字信號(hào)處理器 （DSP） 內(nèi)核，結(jié)合了 MCU 的簡(jiǎn)單性和 DSP 的性能，可滿(mǎn)足不斷變化的高性能、低延遲、實(shí)時(shí)能力等要求，同時(shí)保持最小的占用面積和 BOM。開(kāi)發(fā)人員借助 Microchip 廣泛的 dsPIC33 開(kāi)發(fā)板、參考設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)工具生態(tài)系統(tǒng)，可以利用 dsPIC33 系列的不同成員來(lái)擴(kuò)展設(shè)計(jì)，提供作為汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)核心的廣泛應(yīng)用。

　　為汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)提供更有效的硬件基礎(chǔ)

　　軟件型高速數(shù)字控制回路是許多汽車(chē)子系統(tǒng)的基礎(chǔ)，而 Microchip 的 dsPIC33C 系列是專(zhuān)門(mén)為減少延遲和加快執(zhí)行此回路而設(shè)計(jì)。為了提供這種功能，這些器件集成了 DSP 引擎、高速寄存器，以及緊密耦合的外設(shè)，包括多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC）、數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （DAC）、模擬比較器和運(yùn)算放大器。

　　DSP 引擎的單周期 16 x 16 乘積累加運(yùn)算 MAC（40 位累加器）、零開(kāi)銷(xiāo)循環(huán)和桶形移位等功能確保了數(shù)字控制回路的高速執(zhí)行。外設(shè)功能可使精密控制回路接口獨(dú)立工作，例如 150 ps 分辨率的脈沖寬度調(diào)制器 （PWM）、捕捉/比較/PWM （CCP） 定時(shí)器、外設(shè)觸發(fā)信號(hào)發(fā)生器和用戶(hù)可編程的可配置邏輯單元。

　　這類(lèi)器件采用小至 5 x 5 mm 的封裝，具有廣泛的片上功能，有助于開(kāi)發(fā)人員實(shí)現(xiàn)最小的占用面積和 BOM，以滿(mǎn)足時(shí)尚汽車(chē)系統(tǒng)對(duì)縮減器件尺寸的要求。這類(lèi)器件進(jìn)一步簡(jiǎn)化了汽車(chē)設(shè)計(jì)，支持多種通信接口，包括控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò) （CAN）、本地互連網(wǎng)絡(luò) （LIN） 和先進(jìn)汽車(chē)系統(tǒng)中使用的數(shù)字多路復(fù)用 （DMX）。此外，這類(lèi)器件在單核和雙核配置中都有不同的內(nèi)存大小，可為先進(jìn)的汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用提供所需的可擴(kuò)展解決方案。

　　這些零件適用于嚴(yán)苛的汽車(chē)環(huán)境，符合 AEC-Q100 0 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿(mǎn)足引擎蓋下操作的嚴(yán)格要求，支持 -40°C 至 +150°C 的擴(kuò)展溫度范圍。對(duì)于任務(wù)關(guān)鍵型汽車(chē)設(shè)計(jì)最為重要的是，選定的 dsPIC33 系列成員具有所需的功能安全性，能夠輕松滿(mǎn)足相關(guān)安全規(guī)格，包括 ISO 26262（ASIL A 或 ASIL B），IEC 61508 （SIL 2） 和 IEC 60730（B 類(lèi)）。這些 dsPIC33 系列成員集成了專(zhuān)門(mén)的安全硬件功能，包括程序監(jiān)控定時(shí)器、看門(mén)狗定時(shí)器、故障安全時(shí)鐘監(jiān)控、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 （RAM）、內(nèi)置自檢 （BIST） 和糾錯(cuò)碼。

　　在軟件開(kāi)發(fā)方面，Microchip 的 MPLAB XC C 編譯器通過(guò)了 TüV SUD 功能安全認(rèn)證，在某些情況下還提供有診斷軟件庫(kù)。此外，Microchip 還提供安全認(rèn)證過(guò)程中所需的相關(guān)故障模式、影響和診斷分析 （FMEDA） 報(bào)告和安全手冊(cè)。

　　功能安全認(rèn)證所需的硬件安全功能和開(kāi)發(fā)能力，只是內(nèi)容豐富的開(kāi)發(fā)生態(tài)系統(tǒng)的一部分，支持基于 dsPIC33 的傳統(tǒng)汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)。Microchip 在其 MPLAB X 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 （IDE） 的基礎(chǔ)上，為不同的應(yīng)用領(lǐng)域提供了一套廣泛的專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)工具和庫(kù)，如下文所述。

　　為了幫助進(jìn)一步加快使用 dsPIC33 系列進(jìn)行開(kāi)發(fā)，Microchip 提供了內(nèi)容豐富的 dsPIC33 開(kāi)發(fā)板生態(tài)系統(tǒng)，以及可下載的設(shè)計(jì)資源，包括白皮書(shū)、應(yīng)用說(shuō)明和參考設(shè)計(jì)。在這些資源中，有幾個(gè) dsPIC33C 參考設(shè)計(jì)可滿(mǎn)足汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)的幾個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域，包括無(wú)線(xiàn)充電、數(shù)字照明、電源轉(zhuǎn)換和電機(jī)控制。除了展示 dsPIC33C DSC 在各個(gè)領(lǐng)域的使用外，這些參考設(shè)計(jì)和相關(guān)軟件也可以作為實(shí)現(xiàn)定制設(shè)計(jì)的起點(diǎn)。

　　實(shí)現(xiàn)用于電源轉(zhuǎn)換的精密數(shù)字控制回路

　　控制回路是許多汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用的核心，它們?cè)谶@些應(yīng)用中最關(guān)鍵的用途之一是滿(mǎn)足電源轉(zhuǎn)換的基本需求。高效的直流-直流轉(zhuǎn)換在傳統(tǒng)汽車(chē)系統(tǒng)中仍然很重要，在高壓電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)中也是必不可少的。在這些系統(tǒng)中，200 V 至 800 V 的電池電壓需要安全有效地降到所需的 12 V 或 48 V 水平，以運(yùn)行外部和內(nèi)部照明，以及雨刷器、窗戶(hù)、風(fēng)扇和泵的動(dòng)力馬達(dá)。

　　在 200 W 的 DC/DC LLC（三個(gè)電抗元件：兩個(gè)電感和一個(gè)電容）諧振變換器參考設(shè)計(jì)中［2］，單個(gè) dsPIC33 器件實(shí)現(xiàn)了一個(gè)用于開(kāi)關(guān)模式電源轉(zhuǎn)換的緊湊型數(shù)字解決方案，其中使用所集成的 PWM 之一來(lái)驅(qū)動(dòng)控制回路中的半橋 MOSFETS（圖 1）。

圖 1：Microchip Technology 的 DC/DC LLC 諧振變換器參考設(shè)計(jì)依靠單個(gè) dsPIC33 DSC，對(duì)作為電源轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)核心的控制回路進(jìn)行數(shù)字化管理。（圖片來(lái)源：Microchip Technology）

　　在圖 2 中，諧振變壓器將 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器 （D） 的初級(jí)側(cè)高電壓（黑線(xiàn)）與次級(jí)側(cè) 12 V 電源（藍(lán)線(xiàn)）隔離，并與 dsPIC33 DSC 和其他模擬 （A） 元器件的 3 V 電源隔離。

圖 2：dsPIC33 DSC 通過(guò)其專(zhuān)門(mén)的外設(shè)，幫助簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和減少零件數(shù)量，其在此處使用集成的 PWM 和外設(shè)功能來(lái)控制外部 MOSFETS （D） 和其他模擬 （A） 元器件。（圖片來(lái)源：Microchip Technology）

　　在此設(shè)計(jì)中，dsPIC33 使用基本的中斷驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)來(lái)管理數(shù)字控制回路。此處使用 ADC 中斷來(lái)獲取軟件比例-積分-微分 （PID） 控制器中使用的輸出電壓。另一個(gè) ADC 中斷支持溫度感應(yīng)，而 dsPIC33 的模擬比較器則支持過(guò)流和過(guò)壓事件檢測(cè)。事實(shí)上，執(zhí)行 PID 控制過(guò)程和相關(guān)的控制回路管理任務(wù)可留出大量的處理余量，以用于內(nèi)務(wù)處理和監(jiān)測(cè)任務(wù)，包括溫度監(jiān)測(cè)、故障監(jiān)測(cè)和通信，所有這些都按照一個(gè)簡(jiǎn)單的固件處理序列進(jìn)行（圖 3）。

圖 3：dsPIC33 DSC 的高性能 DSP 引擎和緊密耦合的外設(shè)使開(kāi)發(fā)人員能夠用更簡(jiǎn)單的代碼輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字控制回路。（圖片來(lái)源：Microchip Technology）

　　對(duì)于希望打造更專(zhuān)業(yè)的數(shù)字電源解決方案的開(kāi)發(fā)人員，Microchip 的數(shù)字電源設(shè)計(jì)套件支持從概念到為目標(biāo) dsPIC DSC 生成固件的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。開(kāi)發(fā)人員以 dsPIC DSC 硬件功能為基礎(chǔ)，使用該套件的數(shù)字補(bǔ)償器設(shè)計(jì)工具 （DCDT） 來(lái)分析控制回路，并使用 MPLAB 代碼配置器 （MCC） 來(lái)生成代碼，以便使用 Microchip 補(bǔ)償器庫(kù)中的優(yōu)化匯編代碼功能（圖 4）。

圖 4：開(kāi)發(fā)人員可以利用 Microchip 的全面工具鏈來(lái)加速開(kāi)發(fā)數(shù)字電源子系統(tǒng)的核心——基于軟件的優(yōu)化控制回路。（圖片來(lái)源：Microchip Technology）

　　無(wú)論是打造基于標(biāo)準(zhǔn)的器件（如無(wú)線(xiàn)功率發(fā)射器），還是實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的定制器件，汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)控制回路應(yīng)用的設(shè)計(jì)人員都需要實(shí)施緊湊型解決方案，以支持故障監(jiān)測(cè)等基準(zhǔn)功能之外的其他功能。另一個(gè)參考設(shè)計(jì)說(shuō)明了如何使用單核 dsPIC33CK DSC 在另一個(gè)重要的數(shù)字控制電源轉(zhuǎn)換（無(wú)線(xiàn)電力傳輸）應(yīng)用中提供一組豐富的功能。

　　實(shí)現(xiàn)符合 Qi 標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線(xiàn)功率發(fā)射器

　　無(wú)線(xiàn)充電聯(lián)盟 （WPC） 針對(duì) 5 至 15 W 無(wú)線(xiàn)電力傳輸制定的 Qi 標(biāo)準(zhǔn)，被智能手機(jī)和其他移動(dòng)設(shè)備制造商廣泛采用；消費(fèi)者只需將具有 Qi 功能的設(shè)備放在任何內(nèi)置有兼容無(wú)線(xiàn)發(fā)射器的表面，就能為該設(shè)備進(jìn)行充電。Qi 無(wú)線(xiàn)功率發(fā)射器嵌入在汽車(chē)內(nèi)飾表面或第三方充電產(chǎn)品中，為智能手機(jī)提供了一種方便的充電方法，以免出現(xiàn)有線(xiàn)電源連接所造成的混亂和潛在干擾。Microchip Technology 的 15 W Qi 無(wú)線(xiàn)電源參考設(shè)計(jì)［3］ 說(shuō)明了如何使用 dsPIC33 簡(jiǎn)化這類(lèi)子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)（圖 5）。

圖 5：dsPIC33 的集成外設(shè)可以獨(dú)立工作，以加速執(zhí)行關(guān)鍵控制任務(wù)，從而留出處理余量執(zhí)行其他任務(wù)，例如用戶(hù)界面、通信和更復(fù)雜應(yīng)用（如無(wú)線(xiàn)功率發(fā)射器）的安全性。（圖片來(lái)源：Microchip Technology）

　　參考設(shè)計(jì)以 Microchip Technology 的單核 dsPIC33CK256MP506 DSC 為基礎(chǔ)，利用此 DSC 的集成功能實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制回路。雖然這種設(shè)計(jì)是基于全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而非上文提及的諧振變換器中使用的半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但該器件的多個(gè) PWM 可以輕松滿(mǎn)足此額外要求。

　　無(wú)線(xiàn)功率發(fā)射器通常提供多個(gè)射頻 （RF） 線(xiàn)圈來(lái)傳輸電力，在本設(shè)計(jì)中，橋逆變器通過(guò)一個(gè)多路復(fù)用器 （MUX） 連接至三個(gè)線(xiàn)圈之一。與全橋逆變器和電壓調(diào)節(jié)前端一樣，該設(shè)計(jì)充分利用了 dsPIC33 的集成外設(shè)來(lái)管理線(xiàn)圈 MUX 切換。

　　dsPIC33 的外設(shè)除了控制 Microchip 的 MIC4605 和 MP14700 柵極驅(qū)動(dòng)器外，還具有以下功能：

　　通過(guò) Microchip 的 MCP23008 I/O 擴(kuò)展器控制電源指示燈發(fā)光二極管 （LED）

　　通過(guò) Microchip 的 MCP2221A USB 橋接器件提供 USB 連接

　　通過(guò) Microchip 的 ATECC608 認(rèn)證器件（Microchip 作為獲得授權(quán)的 WPC 制造商認(rèn)證機(jī)構(gòu) （CA） 提供）支持符合 WPC 標(biāo)準(zhǔn)的安全存儲(chǔ)

　　通過(guò) Microchip 的 ATA6563 CAN 靈活數(shù)據(jù)速率 （FD） 器件提供具有 ISO 2622 功能安全性的 CAN 連接

　　此外，該參考設(shè)計(jì)使用 Microchip 的 MCP16331 降壓轉(zhuǎn)換器和 MCP1755 線(xiàn)性穩(wěn)壓器來(lái)支持輔助電池供電。

　　該參考設(shè)計(jì)使用這個(gè)相對(duì)較少的 BOM，提供了一個(gè)符合 Qi 標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，該方案具有無(wú)線(xiàn)電源系統(tǒng)的所有關(guān)鍵特性，包括高效率、擴(kuò)展的充電區(qū)域、有用的 Z 距離（發(fā)射器和接收器之間的距離）、異物檢測(cè)，以及支持領(lǐng)先智能手機(jī)中使用的多種快速充電實(shí)現(xiàn)。開(kāi)發(fā)人員以這種基于軟件的設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，可以輕松增加一些功能，例如發(fā)射器和接收器之間的專(zhuān)有通信協(xié)議，以及藍(lán)牙等無(wú)線(xiàn)連接選項(xiàng)。

　　實(shí)現(xiàn)緊湊型數(shù)字照明解決方案

　　dsPIC33 器件的集成功能在相關(guān)的汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用中尤為重要，可以在應(yīng)用中增加一些復(fù)雜的功能但又不干擾車(chē)輛的線(xiàn)路。高強(qiáng)度 LED 的出現(xiàn)，讓汽車(chē)制造商能夠增強(qiáng)外部前照燈和內(nèi)部照明的設(shè)計(jì)感。

　　然而，這些照明子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)人員通常必須將更多的功能塞進(jìn)更小的封裝中，同時(shí)還要支持 DMX 等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)為照明設(shè)備鏈控制提供一種通用的通信協(xié)議。與上文提到的無(wú)線(xiàn)功率發(fā)射器設(shè)計(jì)一樣，緊湊型數(shù)字照明［4］ 解決方案的設(shè)計(jì)利用了 dsPIC33 的集成外設(shè)（圖 6）。

圖 6：借助 Microchip Technology 的 dsPIC33 DSC，開(kāi)發(fā)人員能夠以最小的占用面積和 BOM 來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的設(shè)計(jì)，這樣才能將功能不顯眼地嵌入到車(chē)輛中。（圖片來(lái)源：Microchip Technology）

　　與其他數(shù)字電源應(yīng)用一樣，此數(shù)字照明設(shè)計(jì)充分利用 dsPIC33 的集成 PWM、模擬比較器和其他外設(shè)，提供了完整的緊湊型數(shù)字照明解決方案。與上述設(shè)計(jì)應(yīng)用一樣，此數(shù)字照明解決方案依賴(lài) dsPIC33 DSC 的處理能力及其外設(shè)獨(dú)立工作的能力，以監(jiān)測(cè)和控制所需的一組外部裝置，包括電源裝置、收發(fā)器、LED 等。其他 Microchip 設(shè)計(jì)實(shí)例證明，dsPIC33 DSC 在處理更復(fù)雜的數(shù)字控制算法和先進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)方面具有高性能處理能力。

　　使用單一 dsPIC33 DSC 實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的電機(jī)控制系統(tǒng)

　　dsPIC33 DSC 的性能讓開(kāi)發(fā)人員可以用單一 DSC，來(lái)處理核心數(shù)字控制回路以及各種輔助功能的執(zhí)行。事實(shí)上，Microchip 的雙電機(jī)設(shè)計(jì)［5］ 展示了僅使用一個(gè)單核 dsPIC33CK DSC，就實(shí)現(xiàn)了一對(duì)永磁同步電機(jī) （PMSM） 的無(wú)傳感器磁場(chǎng)定向控制 （FOC）。此設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于，為每個(gè)電機(jī)控制通道、電機(jī)控制 1 （MC1） 和電機(jī)控制 2 （MC2） 的逆變器提供的移相 PWM 信號(hào)（圖 7）。

圖 7：一個(gè)單核 dsPIC33CK DSC 可以憑借自身的高性能處理能力和集成外設(shè)，支持雙電機(jī)控制設(shè)計(jì)。（圖片來(lái)源：Microchip Technology）

　　在此方法中，dsPIC33CK 的 PWM 經(jīng)過(guò)配置，可為每個(gè)電機(jī)控制通道生成所需的波形，并在最佳時(shí)機(jī)觸發(fā)獨(dú)立的 ADC。當(dāng)每個(gè) ADC 完成轉(zhuǎn)換時(shí)，會(huì)發(fā)出中斷，導(dǎo)致 dsPIC333CK 對(duì)該組讀數(shù)執(zhí)行 FOC 算法。

　　單個(gè) dsPI33CK DSC 也可以處理更強(qiáng)大的電機(jī)控制應(yīng)用。在高性能電動(dòng)滑板車(chē) （E-scooter） 的參考設(shè)計(jì)中，dsPIC33CK 為驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流 （BLDC） 電機(jī)的三相逆變器，控制多個(gè) FET 和 Microchip 的 MIC4104 柵極驅(qū)動(dòng)器（圖 8）。

圖 8：使用單核 dsPIC33CK，開(kāi)發(fā)人員只需幾個(gè)額外的元器件，就可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的電動(dòng)滑板車(chē)電機(jī)控制子系統(tǒng)。（圖片來(lái)源：Microchip Technology）

　　電動(dòng)滑板車(chē)參考設(shè)計(jì)［6］ 支持無(wú)傳感器和傳感器工作模式，因?yàn)槠淠軌虮O(jiān)測(cè) BLDC 電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì) （BEMF） 以及霍爾效應(yīng)傳感器輸出。該設(shè)計(jì)可使用 18 至 24 V 的輸入電壓源，實(shí)現(xiàn) 350 W 的最大輸出功率。

　　在進(jìn)一步擴(kuò)展的設(shè)計(jì)中［7］，Microchip 展示了可新增用于 EV 和 HEV 的再生制動(dòng)功能，以便在電機(jī)產(chǎn)生 BEMF 而電機(jī)端電壓高于車(chē)載電池的供電電壓時(shí)回收能量。在這里，增強(qiáng)的設(shè)計(jì)使用一個(gè)額外的 dsPIC33CK 引腳來(lái)監(jiān)測(cè)來(lái)自制動(dòng)器的信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到制動(dòng)時(shí)，dsPIC33CK 首先關(guān)閉逆變器的高壓側(cè)柵極，將回收的電能提升到高于直流總線(xiàn)電壓的水平，然后關(guān)閉低壓側(cè)柵極，讓電流流回電源。

　　開(kāi)發(fā)人員可以使用雙核 dsPIC33CH DSC 取代單核 dsPIC33CK 來(lái)擴(kuò)展此設(shè)計(jì)，以支持更多功能。在這樣的設(shè)計(jì)中，一個(gè)核心能以最少的代碼更改來(lái)管理 BLDC 電機(jī)控制和再生制動(dòng)功能，而另一個(gè)核心可以執(zhí)行額外的安全功能或高級(jí)應(yīng)用。借助雙核 dsPIC33CH，電機(jī)控制開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)可以分開(kāi)工作，并將其控制無(wú)縫整合到 DSC 上執(zhí)行。

　　對(duì)于定制電機(jī)控制設(shè)計(jì)，Microchip 的 motorBench 開(kāi)發(fā)套件提供了圖形用戶(hù)界面 （GUI） 工具集，可幫助開(kāi)發(fā)人員更準(zhǔn)確地測(cè)量關(guān)鍵的電機(jī)參數(shù)，調(diào)整控制回路，并基于 Microchip 的電機(jī)控制應(yīng)用框架 （MCAF） 和電機(jī)控制庫(kù)生成源代碼。

　　結(jié)語(yǔ)

　　借助 Microchip Technology 的 dsPIC33 DSC，開(kāi)發(fā)人員只需相對(duì)較少的額外元器件就能為傳統(tǒng)汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)廣泛的數(shù)字電源設(shè)計(jì)。在豐富的軟件工具和參考設(shè)計(jì)的支持下，單核和雙核 dsPIC33 DSC 為快速開(kāi)發(fā)電源轉(zhuǎn)換、無(wú)線(xiàn)充電、照明和電機(jī)控制等方面的優(yōu)化解決方案，提供了一個(gè)可擴(kuò)展平臺(tái)。

　　參考資料：

　　Dr. H. Proff et al， 2020.Software is transforming the automotive world.Deloitte Insights.

　　https://www.microchip.com/en-us/development-tool/DC/DC-llc-resonant-converter

　　https://www.microchip.com/en-us/solutions/power-management-and-conversion/intelligent-power/wireless-power/15w-multi-coil-wireless-power-transmitter

　　https://www.microchip.com/en-us/solutions/power-management-and-conversion/intelligent-power/digital-lighting-control-and-drivers

　　Dual Motor Control with the dsPIC33CK White Paper

　　http://aem-origin.microchip.com/en-us/solutions/motor-control-and-drive/applications-and-reference-designs/e-scooter-reference-design

　　https://www.microchip.com/en-us/application-notes/an4064