Digitale Signalcontroller für KI-Stromversorgung und Motorsteuerung

Microchip Technology hat seine Familie der digitalen Signalcontroller dsPIC33A um eine neue Komponente erweitert, die für hochdichte KI-Rechenzentren, Automotive-Systeme und industrielle Anwendungen ausgelegt ist. Das Bauteil kombiniert deterministische Echtzeitsteuerung, hochintegrierte Analogfunktionen und postquanten-sichere Kryptografie zur Erfüllung von Leistungs- und Sicherheitsanforderungen in Embedded-Systemen.

Integration für Leistungswandlung und intelligente Steuerung
Der dsPIC33AK256MPS306 ist für Anwendungen wie DC-DC-Wandlung, Motorsteuerung und intelligente Sensorik konzipiert, bei denen hohe Effizienz und schnelle Regelkreise erforderlich sind. Er basiert auf einem 32-Bit-Kern mit 200 MHz und integriert eine doppelt genaue Gleitkommaeinheit zur Unterstützung komplexer Regelalgorithmen.

Das Bauteil umfasst hochauflösende PWM-Module (78 ps), mehrere 12-Bit-Analog-Digital-Wandler mit bis zu 40 MSPS, Hochgeschwindigkeitskomparatoren (5 ns) sowie Digital-Analog-Wandler mit Rampenkompensation. Diese Funktionen ermöglichen deterministische Regelkreise in Hochfrequenz-Schaltanwendungen, einschließlich Systemen auf Basis von SiC- und GaN-Leistungshalbleitern.

Diese Integration trägt zur Optimierung der digitalen Lieferkette bei, insbesondere in KI-Rechenzentren, in denen eine effiziente Energieverteilung entscheidend ist.

Echtzeitleistung für fortschrittliche Motorsteuerung
Die Controller-Architektur ermöglicht die Ausführung trigonometrischer Funktionen wie Sinus und Kosinus in 20 ns und unterstützt damit feldorientierte Regelung (FOC) sowie Positionsregelungsalgorithmen.

Integrierte Motor-Feedback-Schnittstellen wie BiSS-C, EnDat und Resolver ermöglichen eine präzise Echtzeitsteuerung in Anwendungen wie Robotik, industrieller Automatisierung und Elektromobilität.

Die Kombination aus Rechenleistung und analogen Peripheriefunktionen ermöglicht geschlossene Regelkreise mit geringer Latenz und hoher Genauigkeit, was für dynamische Hochleistungssysteme erforderlich ist.

Integrierte Sicherheit und Post-Quanten-Kompatibilität
Das Bauteil integriert hardwarebasierte Sicherheitsfunktionen für Secure Boot, sichere Firmware-Updates und geschützte Debugging-Prozesse. Zudem unterstützt es kryptografische Bibliotheken gemäß den Anforderungen von CNSA 2.0, einschließlich Algorithmen, die gegen Angriffe durch Quantencomputer resistent sind.

Hardwarebeschleunigte Verschlüsselung ist für Open Compute Project (OCP)-Stromversorgungsarchitekturen und andere vernetzte Echtzeitsysteme geeignet. Die Unterstützung unterbrechungsfreier Updates erfüllt die Anforderungen moderner Server- und Industrieinfrastrukturen.

Konnektivität und skalierbare Sensorarchitekturen
Der Controller integriert I3C-Konnektivität für latenzarme Telemetrie und skalierbare Sensornetzwerke, insbesondere in Server-Racks und industriellen Systemen. Zusätzlich werden Schnittstellen wie CAN FD, LIN, SPI, I2C und SENT unterstützt.

Ein integrierter Touch-Controller sowie A/D-Wandler mit Oversampling bis zu 16 Bit vereinfachen die Entwicklung von Mensch-Maschine-Schnittstellen und fortschrittlichen Sensorsystemen ohne zusätzliche externe Komponenten. Dadurch werden Komplexität und Stückliste reduziert.

Funktionale Sicherheit und Entwicklungsökosystem=
Das Bauteil wurde gemäß den Standards ISO 26262 und IEC 61508 entwickelt und unterstützt die Zertifizierung in sicherheitskritischen Automotive- und Industrieanwendungen. Es ist für den Betrieb bei Temperaturen bis zu 150 °C ausgelegt.

Die dsPIC33A-Familie wird durch das Microchip-Entwicklungsökosystem unterstützt, einschließlich MPLAB X IDE, Codegenerierungswerkzeugen und Machine-Learning-Frameworks. Die Kompatibilität mit Zephyr RTOS, FreeRTOS und SafeRTOS ermöglicht die Integration in skalierbare Embedded-Softwarearchitekturen innerhalb eines automobilen Datenökosystems oder industrieller Plattformen.

Prototyping und Implementierung
Microchip bietet Entwicklungsmodule für Motorsteuerung und digitale Stromversorgung, die sowohl Niederspannungs- als auch Hochspannungsanwendungen unterstützen. Die Kompatibilität mit MATLAB und Referenzdesign-Bibliotheken beschleunigt die Systementwicklung und -validierung.

Die Variante dsPIC33AK128MPS103 ist in Serienproduktion verfügbar, mit einem Einstiegspreis von 1,20 USD pro Einheit.

Positionierung in Embedded-Systemen
Der dsPIC33AK256MPS306 zeigt die Weiterentwicklung digitaler Signalcontroller hin zu hochintegrierten Lösungen, die Steuerung, Sensorik, Konnektivität und Sicherheit kombinieren. Dieses Integrationsniveau adressiert die zunehmende Komplexität moderner Systeme, die gleichzeitig Energieeffizienz, Echtzeitleistung und Cybersicherheit erfordern.

Bearbeitet von der Industriejournalistin Sucithra Mani mit Unterstützung von KI.

www.microchip.com