机械启动的汽车系统正在被采用电动电机技术的系统所取代。随着汽车系统开发商期待利用电子电机控制来满足消费者对更加安全有效的汽车的需求，汽车中使用的半导体产品的数量正在与日俱增。P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
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作为同步电机类产品的无刷直流（BLDC）电机成为了诸如油泵、水泵、冷却风扇和步进电机等需要持续旋转等汽车应用的理想选择。BLDC具备了高可靠性应用所需的具有启动和停止功能的定位机制。WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
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进一步讲，BLDC电机所提供的电子控制功能，诸如节省能量、减少对环境的影响和设计更加安全的车辆以成为法定车辆不可缺少的条件。BLDC电机对空间紧张的油泵控制和电子助力转向等变速应用也非常有用。这些类型的应用需要故障诊断和广泛的温度和电压工作范围，因此电子控制也显得十分重要。WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
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嵌入式处理器是汽车系统设计者满足这种日益增长的需求和今天的驾驶者需求的一个重要手段。更多地采用电子控制解决方案可使汽车系统设计者满足这些需求，同时满足他们自己开发低噪声、低成本、高精度系统和缩短上市时间的要求。P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
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汽车系统设计者可以采用全球众多的嵌入处理器解决方案。有一种单芯片架构平台是BLDC电机控制的理想选择，这就是16位数字信号控制器（DSC）。这种类型的平台可与数字信号处理器（DSP）的计算和吞吐能力共同对单片机进行控制。这样，DSC就可以在实现许多汽车电子系统所需的复杂的、高速数学功能方面充分发挥作用。WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
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Microchip的dsPIC? DSC可提供无缝的移植路径和引脚对引脚的兼容性，实现硬件和软件构件的重复使用。这种16位单片机（MCU）与强大的DSP能力的结合可提高汽车电子系统的性能，降低系统成本，使设计者的产品更快推向市场。WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
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DSC的主要特性小结WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
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典型的DSC架构由中央处理器（CPU）以及为它提供适用于某些汽车BLDC应用的外设特性组成。Microchip的用于电机控制应用的16位dsPIC DSC的一些优势特性包括：WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
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· 两个40位宽累加器WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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· 单周期，16×16乘加（MAC）运算W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
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· 40级柱状位移器plcjs.技.术_网
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· 双运算访问WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
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·饱和及舍入模式P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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· DO和REPEAT回路WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
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dsPIC DSC也可提供灵活的中断、看门狗定时器和实时仿真功能。这些组合特性为汽车系统开发商提供了一种应对基于BLDC应用电子控制挑战的控制器。WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
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增强型CPU功能WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
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16位DSC的一个重要特性是丰富的数学处理能力。诸如dsPIC30F和dsPIC33F这种真正的DSC都包括2个40位累加器，可存储16位×16位的乘法运算的两个独立的结果。这种DSC可在一个周期内执行绝大部分指令。WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
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许多性能取向的信号处理算法都包括运行“积之和”计算。诸如乘加（MAC）的特殊指令可提供乘2个16位数字，将结果加到累加器，并预先从随机存取存储器（RAM）中访问一对数据值的能力，所有这些都在一个单指令周期之内完成。2个累加器中一个用来回写数据，另一个用来同时执行计算。WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
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此外，与标准的MCU不同，当解译数据是分数形式，而不是以整数形式的数据出现时，DSC具有支持分数算法的能力。WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
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灵活的中断结构WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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DSC架构可提供非常高灵活性的中断架构。通常，DSC支持大量个别可选择的和可优先化的中断源，这对包括多个传感器和执行器等任何应用都是非常理想的属性。在这种情况下，中断等待时间是非常准确的，这对于系统开发商来说更加容易。W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
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运行中的自我编程（RTSP）plcjs.技.术_网
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为了校准从传感器获得的数据和换能器之间的变量，并预先测量偏移量，许多汽车应用需要对常数进行存储。许多DSC器件使用程序快闪存储器和基于快闪数据的EEPROM，它可以可靠而有效地存储和访问这些常数。对系统开发商来说，有许多DSC都可以提供灵活而安全的快闪存储器。——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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在线串行编程(（ICSP?）WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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采用ICSP技术，很容易利用快闪DSC在现场对应用固件进行升级。此外，ICSP可将同一个控制器用于多种不同的汽车子系统和工作环境。这些功能的增加马上就可以用最少的成本实现。WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
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高分辨率模数转换器（ADC）WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
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选择一个高速的、高分辨率的片上ADC对测量小而快速的应用变化非常重要。选择适当的DSC时应当考虑的最重要因素之一是同时测量不同取样的能力。它可以测量发生在同相的电机电压和电流，以避免控制回路中出现错误。WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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高速模数转换速率有很多好处。首先，它可以最大限度地减少取样等待时间，增加闭环性能。其次，高速转换可以利用所有通道的高吞吐能力进行多通道取样。另外，高转换速率与DSC核心的DSP能力相结合，可以对含有噪声的电机反馈信号进行过取样和滤除。WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
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脉冲宽度调制（PWM）WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
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DSC支持指定的波形和极性的PWM信号的自动生成。某些DSC集成了支持这些基于PWM算法的先进型的大量片上外设，这就简化了代码开发，并可以某种方法增加整个系统的灵活性。WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
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首先，多个PWM发生器可为BLDC电机的正弦波换向提供补充的输出和自动死区时间插入。PWM模块也可为六步换向的执行提供覆盖控制。在这种情况下有许多种不同的变频电路，包括同步整流，它可以控制电流流动，以确保最高的变频效率。WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
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此外，基于PWM的算法可以利用故障引脚实现闭锁或自动过流保护。而且，ADC可与校正分流电阻电流测量的PWM保持同步。WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
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正交编码器接口（QEI）WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
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对汽车运行的各个方面有效的电子控制来说，车辆的速度和位置，以及机械部件的速度和位置的精确和迅速的测量是十分重要的。正交编码器有利于进行这方面的测量，并能在各种电机控制应用中实现闭环控制。WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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控制器局域网络（CAN）WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
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微控制器正在朝着具有更多功能的方向继续演进，发展速度越来越快，它对车辆电子控制模块之间的有效而可靠的相互通信非常重要的。在未来的5到7年中，人们期待CAN总线将成为汽车网络节点的首要标准。plcjs.技.术_网
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为什么DSC是电机控制应用的理想选择？WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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DSC的CPU可支持一整套强大的DSP指令和灵活的寻址模式，因此可实现快速而精确的算法和逻辑计算。许多DSC架构非常适用于以下一些控制动作：WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
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a）周期性的服务中断。它可获得车辆速度和驾驶角度的周期性取样，计算出使防抱死刹车系统适当发挥作用所需的制动压力。WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
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b）多个传感器的数据捕捉和控制输入。它可以同时测量车辆的速度、加速度、车体/车轮的相对运动和驾驶角度，以确定主动式悬挂系统的阻尼水平。WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
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c）将数据和控制脉冲传输到执行器。这将实现可变的占空比PWM信号，在适当的时间开启和关闭燃料喷嘴。WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
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d）与其他分布式系统中的控制器模块进行数据共享。这种网络有各种各样的子系统，可以周期性地将状态数据提供给诊断模块或用户显示仪表盘。WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
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BLDC电机小结WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
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BLDC电机不直接采用直流（DC）电压电源运行，也不使用碳刷进行换向。BLDC电机是一种包含带有永久磁铁转子和带有绕组的定子的可实现电子换向的电机。WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
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换向是在适当的时间改变电机的相位电流，以产生旋转扭力的动作。碳刷电机的换向是通过机械方式执行的，BLDC电机则必须利用电子方式执行。WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
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BLDC电机是由迭加在定子上的钢片与位于沟槽中的绕组组成的，定子和绕组沿着内圆周进行轴向切割。简而言之，当定子与感应电机的绕组相似时，电机绕组可以用一种非分布式的形式进行配置。每个绕组都是由无数个小线圈构成的，这些小线圈位于沟槽中，并相互连接形成较大的绕组。每个分布在定子外围的绕组形成一个偶数电极。定子绕组可以是梯形的，也可以是正弦形的，其类型因不同的反电动势（EMF）而异。相位电流也有梯形的或正弦形等几种。WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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所有转子都包括某种类型的永久磁铁，电极可能有2到8对。制造转子的磁性材料是根据所需的磁场密度来选择的。铁氧体磁铁是传统的用于制造永久磁铁的材料。然而，由于稀土合金磁铁具有更高的体积与磁密度比，并可以进一步压缩同样扭矩的转子体积，其应用正在日渐普及。合金磁铁可提高尺寸与重量比率，并可提供比由铁氧体磁铁构成的相同尺寸的电机更大的扭矩。对BLDC电机来说，需要有一种检测转子磁铁位置的方法。WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网