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如何使用數(shù)字信號(hào)控制器構(gòu)建更好的汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)

發(fā)布時(shí)間:2021-11-26 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】傳統(tǒng)的汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)都依賴(lài)于無(wú)數(shù)電子設(shè)備的有效運(yùn)行,以實(shí)現(xiàn)便利功能以及關(guān)鍵任務(wù)功能安全功能。雖然提出了各種各樣的要求,但這些不同的應(yīng)用從根本上要求能夠在極端條件下運(yùn)行,同時(shí)提供可靠、高性能的實(shí)時(shí)響應(yīng)。


傳統(tǒng)的汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)都依賴(lài)于無(wú)數(shù)電子設(shè)備的有效運(yùn)行,以實(shí)現(xiàn)便利功能以及關(guān)鍵任務(wù)功能安全功能。雖然提出了各種各樣的要求,但這些不同的應(yīng)用從根本上要求能夠在極端條件下運(yùn)行,同時(shí)提供可靠、高性能的實(shí)時(shí)響應(yīng)。


因此,開(kāi)發(fā)人員對(duì)一個(gè)一致、強(qiáng)大、支持良好且可擴(kuò)展的平臺(tái)的需求不斷增長(zhǎng),該平臺(tái)能夠幫助簡(jiǎn)化不斷擴(kuò)大的汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)用例的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。


本文討論了Microchip Technology的一系列數(shù)字信號(hào)控制器(DSC),這些控制器可以滿(mǎn)足這些要求,并介紹了這些DSC在汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)中必不可少的功能參考設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。


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)車(chē)輛還是電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì),開(kāi)發(fā)人員都需要解決越來(lái)越多的應(yīng)用問(wèn)題,包括功率轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)、車(chē)載無(wú)線(xiàn)充電、數(shù)字照明系統(tǒng)和電機(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)力汽車(chē) (HEV) 中復(fù)雜的再生制動(dòng)系統(tǒng)。隨著對(duì)功能安全的關(guān)鍵任務(wù)要求,隨著汽車(chē)制造商努力應(yīng)對(duì)消費(fèi)者需求和競(jìng)爭(zhēng)壓力,要求在更高的安全性、便利性、功能性和性能方面,設(shè)計(jì)占地面積和物料清單 (BOM) 要求的重要性不斷提高。


為了滿(mǎn)足這些要求,該行業(yè)已經(jīng)在幾乎每個(gè)車(chē)輛子系統(tǒng)中都急劇轉(zhuǎn)向數(shù)字解決方案。傳統(tǒng)乘用車(chē)的子系統(tǒng)已經(jīng)依賴(lài)于微控制器(MCU),其運(yùn)行的軟件代碼是商用飛機(jī)的四倍。[1].


Microchip Technology 的dsPIC33 DSC 系列專(zhuān)為滿(mǎn)足這些不同的要求而設(shè)計(jì),使用具有專(zhuān)用功能的系列成員。該系列的最新成員dsPIC33C擴(kuò)展了dsPIC33E和dsPIC33F DSC的性能和功能,適合面向更復(fù)雜應(yīng)用的開(kāi)發(fā)人員。


這些 DSC 基于數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP) 內(nèi)核,將 MCU 的簡(jiǎn)單性與 DSP 的性能相結(jié)合,以滿(mǎn)足對(duì)高性能、低延遲、實(shí)時(shí)功能不斷變化的要求,同時(shí)保持最小的占用空間和 BOM。利用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),開(kāi)發(fā)人員可以利用dsPIC33系列的不同成員來(lái)擴(kuò)展其設(shè)計(jì),以提供汽車(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)


Microchip的dsPIC33C系列專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于減少許多汽車(chē)子系統(tǒng)底層基于軟件的高速數(shù)字控制環(huán)路的延遲并加快執(zhí)行速度。為了實(shí)現(xiàn)這一特性,這些器件集成了 DSP 引擎、高速寄存器和緊密耦合的外設(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 乘法累加 (MAC)與 40 位累加器、零開(kāi)銷(xiāo)環(huán)路和桶形換檔等特性可確保高速執(zhí)行數(shù)字控制環(huán)路。150 皮秒 (ps) 分辨率脈寬調(diào)制器 (PWM)、捕獲/比較/PWM (CCP) 定時(shí)器、外設(shè)觸發(fā)發(fā)生器和用戶(hù)可編程可配置邏輯單元等外設(shè)功能可實(shí)現(xiàn)精密控制環(huán)路接口的獨(dú)立操作。


這些器件采用小至 5 x 5 毫米 (mm) 的封裝,具有廣泛的片上功能,可幫助開(kāi)發(fā)人員實(shí)現(xiàn)最小的尺寸和 BOM,以滿(mǎn)足時(shí)尚汽車(chē)系統(tǒng)中對(duì)較小器件的要求。這些器件進(jìn)一步簡(jiǎn)化了汽車(chē)設(shè)計(jì),支持多種通信接口,包括控制器局域網(wǎng) (CAN)、本地互連網(wǎng)絡(luò) (LIN) 和高級(jí)汽車(chē)系統(tǒng)中使用的數(shù)字多路復(fù)用 (DMX)。此外,這些器件在單核和雙核配置中具有不同的內(nèi)存大小,可提供高級(jí)汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用所需的可擴(kuò)展解決方案。


這些器件適用于惡劣的汽車(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,并支持 –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)而言,最重要的是,選定的dsPIC33系列成員具有功能安全功能,可輕松遵守ISO 26262(ASIL A或ASIL B)、IEC 61508(SIL 2)和IEC 60730(B類(lèi))等安全規(guī)范。這些dsPIC33系列成員集成了專(zhuān)門(mén)的安全硬件功能,包括死角定時(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。


對(duì)于軟件開(kāi)發(fā),Microchip的MPLAB XC C編譯器已通過(guò)TüV SUD功能安全認(rèn)證,并且在某些情況下可以使用診斷軟件庫(kù)。此外,Microchip還提供相關(guān)的故障模式,影響和診斷分析(FMEDA)報(bào)告和安全手冊(cè),作為安全認(rèn)證過(guò)程的一部分。


功能安全認(rèn)證所需的硬件安全特性和開(kāi)發(fā)能力只是支持基于dsPIC33的傳統(tǒng)汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)的豐富開(kāi)發(fā)生態(tài)系統(tǒng)的一部分?;谄銶PLAB X集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE),Microchip為不同的應(yīng)用領(lǐng)域提供了廣泛的專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)工具和庫(kù),如下所述。


為了幫助進(jìn)一步加快dsPIC33系列的開(kāi)發(fā)速度,Microchip提供了豐富的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,有多個(gè)dsPIC33C參考設(shè)計(jì)涉及幾個(gè)關(guān)鍵的汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)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。除了演示 dsPIC33C DSC 在每個(gè)領(lǐng)域的使用外,這些參考設(shè)計(jì)和相關(guān)軟件還可以作為實(shí)施定制設(shè)計(jì)的起點(diǎn)。


實(shí)現(xiàn)用于功率轉(zhuǎn)換的精密數(shù)字控制環(huán)路


控制環(huán)路是許多汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用的核心,在這些應(yīng)用中,它們最關(guān)鍵的用途之一是滿(mǎn)足電源轉(zhuǎn)換的基本需求。高效的DC-DC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)和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)中也至關(guān)重要。在這些系統(tǒng)中,200-800 伏電池電壓需要安全有效地降低到運(yùn)行外部和內(nèi)部照明所需的 12 伏或 48 伏電平,以及用于雨刷器、窗戶(hù)、風(fēng)扇和泵的電動(dòng)機(jī)。


在 200 W (W) DC/DC LLC(三個(gè)無(wú)功元件:兩個(gè)電感元件和一個(gè)電容式)諧振轉(zhuǎn)換器參考設(shè)計(jì)中[2],單個(gè)dsPIC33器件利用其集成的PWM之一驅(qū)動(dòng)控制環(huán)路中的半橋MOSFETS,為開(kāi)關(guān)模式電源轉(zhuǎn)換提供緊湊的數(shù)字解決方案(圖1)。


如何使用數(shù)字信號(hào)控制器構(gòu)建更好的汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)

圖 1:Microchip Technology 的 DC/DC LLC 諧振轉(zhuǎn)換器參考設(shè)計(jì)依靠單個(gè) dsPIC33 DSC 對(duì)電源轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)核心的控制環(huán)路進(jìn)行數(shù)字管理。(圖片來(lái)源:微芯科技)


在圖2中,諧振變壓器將原邊高壓(黑線(xiàn))與MOSFET驅(qū)動(dòng)器(D)的次級(jí)12 V電源(藍(lán)線(xiàn))和dsPIC33 DSC及其他模擬(A)元件的3 V電源隔離。


如何使用數(shù)字信號(hào)控制器構(gòu)建更好的汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)

圖 2:dsPIC33 DSC 采用專(zhuān)用外設(shè),有助于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并減少器件數(shù)量,這里使用其集成的 PWM 和外設(shè)功能來(lái)控制外部 MOSFET (D)和其他模擬 (A) 元件。(圖片來(lái)源:微芯科技)


在該設(shè)計(jì)中,dsPIC33采用基本的中斷驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)來(lái)管理數(shù)字控制環(huán)路。這里,ADC中斷用于獲取軟件比例-積分-微分(PID)控制器中使用的輸出電壓。另一個(gè)ADC中斷支持溫度檢測(cè),而dsPIC33的模擬比較器支持過(guò)流和過(guò)壓事件檢測(cè)。事實(shí)上,PID 控制過(guò)程和相關(guān)控制回路管理任務(wù)的執(zhí)行為內(nèi)務(wù)管理和監(jiān)視任務(wù)(包括溫度監(jiān)視、故障監(jiān)視和通信)留下了充足的處理余地,所有這些都在一個(gè)簡(jiǎn)單的固件處理序列中(圖 3)。


如何使用數(shù)字信號(hào)控制器構(gòu)建更好的汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)

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)人員能夠以更簡(jiǎn)單的代碼輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字控制環(huán)路。(圖片來(lái)源:微芯科技)


對(duì)于希望構(gòu)建更專(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)套件支持從概念到生成目標(biāo)dsPIC DSC固件的設(shè)計(jì)?;?dsPIC DSC 硬件功能,開(kāi)發(fā)人員使用套件的數(shù)字補(bǔ)償器設(shè)計(jì)工具 (DCDT)來(lái)分析控制環(huán)路,并使用 MPLAB 代碼配置器 (MCC) 生成使用微芯片補(bǔ)償器庫(kù)中優(yōu)化的匯編代碼函數(shù)的代碼(圖 4)。


如何使用數(shù)字信號(hào)控制器構(gòu)建更好的汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)

圖 4:開(kāi)發(fā)人員可以利用 Microchip 的綜合工具鏈來(lái)加速開(kāi)發(fā)數(shù)字電源子系統(tǒng)核心的基于軟件的優(yōu)化控制環(huán)路。(圖片來(lái)源:微芯科技)


無(wú)論是構(gòu)建基于標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備(如無(wú)線(xiàn)電源發(fā)射器)還是實(shí)施更復(fù)雜的定制設(shè)備,汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)控制環(huán)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)控等基線(xiàn)功能之外的其他功能。另一個(gè)參考設(shè)計(jì)說(shuō)明了單核dsPIC33CK DSC 在數(shù)字控制電源轉(zhuǎn)換的另一個(gè)重要應(yīng)用 — 無(wú)線(xiàn)電力傳輸中提供一組豐富的功能。


實(shí)施符合 Qi 標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線(xiàn)電源發(fā)射器


智能手機(jī)和其他移動(dòng)設(shè)備制造商廣泛采用的 5 至 15 瓦無(wú)線(xiàn)電力傳輸?shù)臒o(wú)線(xiàn)充電聯(lián)盟 (WPC) Qi 標(biāo)準(zhǔn)允許消費(fèi)者通過(guò)內(nèi)置兼容無(wú)線(xiàn)發(fā)射器將其放置在任何表面上,從而為其支持 Qi 的設(shè)備充電。Qi無(wú)線(xiàn)電源發(fā)射器嵌入在汽車(chē)內(nèi)部表面或第三方充電產(chǎn)品中,為智能手機(jī)充電提供了一種便捷的方法,消除了有線(xiàn)電源連接的混亂和潛在的干擾。微芯片技術(shù)的 15 瓦 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)化此類(lèi)子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)(圖 5)。


如何使用數(shù)字信號(hào)控制器構(gòu)建更好的汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)

圖 5:dsPIC33 的集成外設(shè)可以獨(dú)立運(yùn)行,以加快關(guān)鍵控制任務(wù)的速度,從而為在更復(fù)雜的應(yīng)用(如無(wú)線(xiàn)電源發(fā)射器)中執(zhí)行用戶(hù)界面、通信和安全性等其他任務(wù)留出處理余量。(圖片來(lái)源:微芯科技)


該參考設(shè)計(jì)基于微芯片技術(shù)單核dsPIC33CK256MP506 DSC,利用 DSC 的集成功能實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制環(huán)路。雖然這種設(shè)計(jì)基于全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),而不是上述諧振轉(zhuǎn)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)足這一額外要求。


無(wú)線(xiàn)電力發(fā)射器通常提供多個(gè)射頻(RF)線(xiàn)圈用于傳輸功率,在這種設(shè)計(jì)中,橋式逆變器通過(guò)多路復(fù)用器(MUX)連接到三個(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開(kāi)關(guān)。


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


通過(guò)微芯片MCP2221A USB 橋接器件提供 USB 連接


通過(guò)微芯片ATECC608身份驗(yàn)證設(shè)備支持符合 WPC 標(biāo)準(zhǔn)的安全存儲(chǔ),Microchip 作為許可的 WPC 制造商證書(shū)頒發(fā)機(jī)構(gòu) (CA) 提供該設(shè)備


通過(guò)微芯片ATA6563 CAN 靈活數(shù)據(jù)速率 (FD)設(shè)備提供 ISO 2622 功能安全就緒的 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)支持輔助電池電源。


使用這種相對(duì)較小的BOM,該參考設(shè)計(jì)提供了一個(gè)Qi就緒解決方案,該解決方案具有無(wú)線(xiàn)電源系統(tǒng)的所有關(guān)鍵功能,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)以及對(duì)領(lǐng)先智能手機(jī)中使用的多種快速充電實(shí)現(xiàn)的支持。通過(guò)構(gòu)建這種基于軟件的設(shè)計(jì),開(kāi)發(fā)人員可以輕松添加功能,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)施緊湊型數(shù)字照明解決方案


dsPIC33器件的集成功能在汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用中尤為重要,這些應(yīng)用需要在不干擾車(chē)輛線(xiàn)路的情況下添加一些復(fù)雜的功能。高強(qiáng)度LED的可用性使汽車(chē)制造商能夠?yàn)橥獠壳罢諢艉蛢?nèi)部照明帶來(lái)更大的設(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壓縮到更小的封裝中,同時(shí)支持DMX等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),DMX為控制照明設(shè)備鏈提供了通用的通信協(xié)議。就像上面提到的無(wú)線(xiàn)電源發(fā)射器設(shè)計(jì)一樣,一種緊湊型數(shù)字照明的設(shè)計(jì)[4]該解決方案利用了dsPIC33的集成外設(shè)(圖6)。


如何使用數(shù)字信號(hào)控制器構(gòu)建更好的汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)

圖 6:Microchip Technology 的 dsPIC33 DSC 使開(kāi)發(fā)人員能夠以最小的占用空間和 BOM 交付復(fù)雜的設(shè)計(jì),從而將功能不顯眼地嵌入到車(chē)輛中。(圖片來(lái)源:微芯科技)


與其他數(shù)字電源應(yīng)用一樣,該數(shù)字照明設(shè)計(jì)利用dsPIC33的集成PWM、模擬比較器和其他外設(shè),提供完整、緊湊的數(shù)字照明解決方案。與上述設(shè)計(jì)應(yīng)用一樣,該數(shù)字照明解決方案依賴(lài)于dsPIC33 DSC的處理能力和外設(shè)獨(dú)立運(yùn)行的能力,以監(jiān)視和控制所需的一組外部設(shè)備,包括功率器件、收發(fā)器、LED等。其他微芯片設(shè)計(jì)示例展示了dsPIC33 DSC在處理更復(fù)雜的數(shù)字控制算法和高級(jí)電機(jī)控制系統(tǒng)方面的高性能處理能力。


通過(guò)單個(gè) dsPIC33 DSC 實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的電機(jī)控制系統(tǒng)


dsPIC33 DSC的性能允許開(kāi)發(fā)人員使用單個(gè)DSC來(lái)處理核心數(shù)字控制環(huán)路的執(zhí)行以及各種輔助功能。事實(shí)上,微芯片雙電機(jī)設(shè)計(jì)[5]演示了僅使用一個(gè)單核 dsPIC33CK DSC 實(shí)現(xiàn)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)鍵在于將相移 PWM 信號(hào)傳送到每個(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(圖 7)。


如何使用數(shù)字信號(hào)控制器構(gòu)建更好的汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)

圖 7:由于其高性能處理和集成外設(shè),一個(gè)單核 dsPIC33CK DSC 可以支持雙電機(jī)控制設(shè)計(jì)。(圖片來(lái)源:微芯科技)


在這種方法中,dsPIC33CK的PWM被配置為為每個(gè)電機(jī)控制通道生成所需的波形,并在最佳時(shí)刻觸發(fā)單獨(dú)的ADC。當(dāng)每個(gè)ADC完成轉(zhuǎn)換時(shí),它會(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 還可以處理更強(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控制驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流(BLDC)電機(jī)的三相逆變器的多個(gè)FET和Microchip MIC4104柵極驅(qū)動(dòng)器(圖8)。


如何使用數(shù)字信號(hào)控制器構(gòu)建更好的汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)

圖 8:使用單核 dsPIC33CK,開(kāi)發(fā)人員只需幾個(gè)附加組件即可實(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:微芯科技)


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)樗軌虮O(jiān)控 BLDC 電機(jī)的后部電動(dòng)勢(shì) (BEMF) 以及霍爾效應(yīng)傳感器輸出。該設(shè)計(jì)使用 18 至 24 V 的輸入電壓源,可實(shí)現(xiàn) 350 瓦的最大輸出功率。


在此設(shè)計(jì)的進(jìn)一步擴(kuò)展中[7],Microchip展示了在電動(dòng)汽車(chē)和HEV中使用的再生制動(dòng)的添加,以回收能量,因?yàn)殡姍C(jī)在高于車(chē)輛電池供應(yīng)的電壓水平下產(chǎn)生BEMF。在這里,增強(qiáng)設(shè)計(jì)使用額外的dsPIC33CK引腳來(lái)監(jiān)控來(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)閉逆變器高邊柵極,將回收的電能提升到高于直流母線(xiàn)電壓的水平,然后關(guān)閉低側(cè)柵極,讓電流流回源頭。


開(kāi)發(fā)人員可以通過(guò)用雙核dsPIC33CH DSC取代單核dsPIC33CK來(lái)擴(kuò)展此設(shè)計(jì)以支持更強(qiáng)大的功能。在這樣的設(shè)計(jì)中,一個(gè)內(nèi)核可以通過(guò)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)內(nèi)核可以執(zhí)行額外的安全功能或高級(jí)應(yīng)用。使用雙核 dsPIC33CH,電機(jī)控制開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)和應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)可以單獨(dú)工作,并無(wú)縫集成其控制以在 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)套件提供了一個(gè)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)鍵電機(jī)參數(shù),調(diào)整控制環(huán)路,并在Microchip的電機(jī)控制應(yīng)用框架(MCAF)和電機(jī)控制庫(kù)上生成源代碼構(gòu)建。


結(jié)論


使用Microchip Technology的dsPIC33 DSC,開(kāi)發(fā)人員需要相對(duì)較少的額外組件即可為傳統(tǒng)的汽車(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)。單核和雙核 dsPIC33 DSC 以豐富的軟件工具和參考設(shè)計(jì)為后盾,為快速開(kāi)發(fā)電源轉(zhuǎn)換、無(wú)線(xiàn)充電、照明和電機(jī)控制等優(yōu)化解決方案提供了一個(gè)可擴(kuò)展的平臺(tái)。

(來(lái)源:德州儀器)


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