高性能数字信号控制器 dsPIC33CK1024MP710 及其在电机控制与电源系统中的应用

科技观察员 2025-10-10 559

描述

Microchip Technology dsPIC33CK1024MP710数字信号控制器 (DSC) 具有高分辨率PWM和CAN灵活数据速率 (CAN FD)，可提供实时确定性性能，支持高性能控制应用。dsPIC33CK1024MP710控制器采用单个100MHz dsPIC® DSC内核，具有集成DSP和增强型片上外设，用于高级检测/控制、稳健的常见嵌入式应用、电机控制、数字电源和高性能嵌入式应用。这些DSC可实现高性能、精密电机控制系统的设计，这些系统更节能、运行更安静，并延长电机寿命。

数据手册：*附件：Microchip Technology dsPIC33CK1024MP710数字信号控制器数据手册.pdf

Microchip Technology dsPIC33CK1024MP710系列可控制BLDC、PMSM、ACIM、SR和步进电机。该DSC非常适合用于开关模式电源（交流/直流、直流/直流、 UPS和PFC），可对降压、升压、反激式、半桥、全桥、LLC和其他电源电路进行高精度数字控制，实现尽可能高的能效。这些器件还非常适合用于高性能通用/稳健应用。

特性

符合AEC-Q100标准
工作条件
- 3V至3.6V，-40°C至+125°C（直流至100MIPs）
- 3V至3.6V，-40°C至+150°C（直流至70MIPs）
dsPIC33CK CPU
- 256Kb至1024Kb程序闪存（带ECC）和128Kb数据RAM
- 快速六周期除法
- 双分区闪存，用于LiveUpdate功能
- LiveUpdate
- 代码高效（C和汇编语言）架构
- 40位宽累加器
- 单周期 (MAC/MPY)，双数据提取
- 单周期，混合符号MUL加硬件除法
- 支持32位乘法
- 5组中断情景选择寄存器，用于快速中断响应
- 零开销循环
- RAM内存内置自检 (MBIST)
时钟管理
- 快速RC (FRC)
- 内部振荡器
- 可编程PLL和振荡器时钟源
- 参考时钟输出
- 故障安全时钟监控器 (FSCM)
- 快速唤醒和启动
- 带分频器（244小数）的8MHz备份FRC (BFRC)，可提供标称32.768kHz输出，占空比为50%
电源管理
- 低功耗管理模式：睡眠、空闲和打盹
- 集成上电复位和欠压复位
高分辨率PWM，精细边缘布局
- 多达12个PWM通道
- 250ps PWM分辨率
定时器、输出比较和输入捕获
- 1个通用16位定时器
- 外设触发发生器 (PTG) 模块
- 8个SCCP模块
  - 定时器、捕获/比较和PWM模式
  - 16位或32位时基
  - 16位或32位捕获
  - 四深捕获缓冲器
  - 完全异步工作，可在睡眠模式下工作
- 9个MCCP/SCCP模块，包括定时器、捕获/比较和PWM
  - 1个MCCP
  - 8个SCP
  - 16位或32位时基
  - 16位或32位捕获
  - 四深捕获缓冲器
高级模拟
- 5个ADC模块
  - 12位3.5Msps ADC
  - 多达27个转换通道
  - 250ns转换延迟
- 6个DAC/模拟比较器模块
  - 12位DAC，带硬件斜率补偿
  - 15ns模拟比较器
- 共享DAC/模拟比较器输出
- 3个运算放大器模块，20MHz GBW
  - 摆率：40V/s
  - 失调：±1mV
通信接口
- 3个UART模块，支持DMX和LIN/J2602协议
- 3个4线SPI/I^2^S模块
- 2个CAN灵活数据速率 (FD) 模块
- 3个I^2^C模块，支持SMBus
- PPS支持函数重映射
- 2个SENT模块
8个直接内存访问 (DMA) 通道
外设
- 3个正交编码器接口 (QEI)，具有4个输入（A相、B相、主页和索引）
- 8个可配置逻辑单元 (CLC)，具有内部连接，用于选择外设和PPS
- 2个电流偏置发生器 (CBG)
支持调试器开发
- 在线和在应用编程
- 3个复杂断点和5个简单断点
- 符合IEEE 1149.2标准 (JTAG) 边界扫描
- 跟踪缓冲器和运行时监视
安全性
- DMT (Deadman定时器）
- ECC（纠错码），用于闪存
- WDT (看门狗定时器）
- CodeGuard™安全装置
- CRC（循环冗余校验）
- 通过ICSP™写入禁止闪存OTP
- RAM内存内置自检 (MBIST)
- 双速启动
- 故障安全时钟监控 (FSCM)
- 备用FRC (BFRC)
- 无盖内部稳压器
- 虚拟引脚，用于冗余和监控
符合ISO 26262标准，按照ISO 26262工艺开发

典型应用原理图

PWM

框图

PWM

CPU框图

PWM

高性能数字信号控制器 dsPIC33CK1024MP710 及其在电机控制与电源系统中的应用

引言

随着工业自动化、电动汽车和可再生能源系统的快速发展，对高性能、高集成度的数字信号控制器的需求日益增长。Microchip Technology 推出的 dsPIC33CK1024MP710 系列数字信号控制器，凭借其强大的 DSP 性能、丰富的外设资源和卓越的实时控制能力，成为电机驱动、数字电源和复杂控制系统的理想选择。

核心特性概述

高性能 CPU 与存储架构

dsPIC33CK 核心 ：支持高达 100 MIPS 的执行速度，具备双分区 Flash 存储器，支持 Live Update 功能，适用于高可靠性系统。
存储资源 ：提供 256–1024 KB 的 ECC 程序 Flash 和 128 KB 的数据 RAM，满足复杂算法和数据缓冲需求。
DSP 引擎 ：集成 40 位累加器、单周期乘法累加单元，支持硬件除法，适用于实时信号处理。

高精度 PWM 与时间管理

高分辨率 PWM ：最多支持 12 路 PWM 通道，分辨率高达 250 ps ，适用于精确的功率转换和电机控制。
灵活定时器 ：包含多个 SCCP/MCCP 模块，支持输入捕获、输出比较和 PWM 生成，具备异步操作能力。

高级模拟集成

多路 ADC ：5 个 12 位 ADC 模块，最高 3.5 Msps 采样率，支持最多 27 个模拟输入通道。
模拟比较器与 DAC ：集成 6 路 12 位 DAC 和 15 ns 响应时间的模拟比较器，支持硬件斜率补偿。
运算放大器 ：3 个 20 MHz 带宽的运放，适用于信号调理和电流检测。

通信接口与连接性

CAN FD ：支持两路 CAN FD 接口，适用于汽车和工业网络。
UART/SPI/I²C ：多路标准通信接口，支持 LIN、DMX、SMBus 等协议。
SENT 接口 ：适用于高精度传感器数据传输。

安全与可靠性

功能安全 ：符合 ISO 26262、IEC 61508 等标准，支持 ECC、CRC、看门狗、死区定时器等安全机制。
双分区 Flash ：支持安全启动和现场固件更新。
AEC-Q100 认证 ：适用于汽车和工业级环境（-40°C 至 +150°C）。

典型应用场景

1. 电机控制

支持 BLDC、PMSM、SRM、ACIM 等多种电机类型。
高分辨率 PWM 配合 QEI 接口实现精确的位置与速度控制。
集成运放和 ADC 用于电流采样与反馈。

2. 数字电源系统

适用于 PFC、DC/DC、AC/DC、UPS 等拓扑。
高精度 PWM 支持 LLC、移相全桥等复杂调制策略。
多路 ADC 和 DAC 实现电压/电流闭环控制。

3. 工业自动化与通信

CAN FD 支持高速设备网络。
SENT 接口用于高精度传感器数据采集。
CLC 和 PTG 模块实现硬件逻辑联动与触发控制。

开发支持与工具

MPLAB® X IDE 与 MPLAB Harmony 软件框架提供完整的开发环境。
ICSP™ 与调试接口 ：支持在线编程与实时调试。
功能安全包 ：提供符合 ISO 26262 的开发文档与测试用例。

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