Microchip 电动两轮车技术问答 Q&A - 如何分工实现实时电机控制与通信？

[Alan_Yang]

问： Microchip 采用哪款 MCU 在电动车中如何分工实现实时电机控制与通信？

答： 目前方案中使用的是 Microchip 的第四代 DSC 产品，如 dsPIC33CK256MP505, 但具体采用的引脚数和外设要根据客户需求选择，MCU 核心是一样的。dsPIC33CK, 主频 200MHz (100MIPS), 运行一个完整的 FOC 算法只需十几 us, 剩下有大量的空闲时间可以完成通信。

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电动自行车如何分工实现实时电机控制与通信？

Microchip dsPIC33CK 系列（比如 dsPIC33CK256MP505）是一类 数字信号控制器（DSC），兼具 MCU 的通用控制能力和 DSP 的高速运算能力，特别适合实时电机控制。

为什么只用一颗 dsPIC33CK 就够了？

• dsPIC33CK 主频 200MHz，运算效率 100 MIPS。
• 运行一个完整的 FOC 算法只需十几us，这意味着控制回路执行时间占用率非常低，留下了大量空闲时间处理其他任务。
• 因为 FOC 占用时间短，MCU 可以在同一颗芯片内同时处理控制与通信，而不需要额外的协处理器。

电动自行车（ e-Bike ）电机控制系统框图

系统核心逻辑（框图 + 应用场景）

1. 功能目标：实现电动自行车的电机精准控制，覆盖手动、电动、踏板辅助等模式，支持高效驱动（FOC 算法）、短时加速（弱磁技术）、能量回收（再生制动），适配城市通勤、爬坡等复杂场景。另外 配备板上 Flash，用作 行驶数据记录。

2. 信号流程（从指令到电机驱动）：

• 输入指令：Throttle（油门 / 调速）、Brake（刹车）、Sensors（传感器 ）: 如温度 MCP9700A,霍尔电流传感器，有感 FOC 所需要的位置传感器（支持 Hall、磁编、电感式、旋变等）输入需求，由 dsPIC33CK256MP505 DSC （数字信号控制器）处理。
• 控制运算：DSC 运行 FOC 等算法，输出 PWM 信号到 MIC4604 半桥栅极驱动器，驱动 6 MOSFETs，最终控制无刷直流电机。
• 电源与通信：MCP16331 Buck Regulator 将 18 - 63V 输入转换为低压，经 MCP1754S LDO 输出 5V/3.3V 给控制电路供电；ATA6563 CAN FD 收发器可实现高速通信（如行驶数据、故障反馈 ）。

相关型号：

1. MCU/DSC：dsPIC33CK256MP505
2. 栅极驱动器：MIC4604
3. 电源管理芯片：
   • 降压调节器：MCP16331
   • 线性稳压器（LDO）：MCP1754S
4. CAN FD 收发器：ATA6563
5. 温度传感器：MCP9700A

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