轉(zhuǎn)子角度估算器和電流控制環(huán)路大約要消耗1,400個系統(tǒng)時鐘周期，相當于128MHz最大系統(tǒng)時鐘頻率下的11μs時間。這樣，在相當于20kHz開關(guān)頻率的50μs PWM周期下，可以同時實現(xiàn)對兩個電機的控制。當然，為控制兩個電機，芯片需要兩套空間矢量PWM調(diào)制器和用于電流采樣的額外模擬輸入端。圖2是一個雙電機控制IC的結(jié)構(gòu)圖，它包含嵌入式運動控制引擎和用于執(zhí)行應(yīng)用層代碼的8位微控制器內(nèi)核。這種方法的優(yōu)勢是它能將在微控制器上執(zhí)行的慢速系統(tǒng)級功能與MCE執(zhí)行的高速電機控制算法分隔開來。

圖2：包含用來執(zhí)行應(yīng)用層任務(wù)的8位微控制器的雙電機控制芯片。

　　MCE庫函數(shù)

　　高速執(zhí)行控制算法的關(guān)鍵是MCE庫函數(shù)在ASIC中的實現(xiàn)效率。兩個重要的反饋控制單元(PI控制補償器和矢量旋轉(zhuǎn)塊)可以作為庫函數(shù)的典型例子。ASIC實現(xiàn)需要優(yōu)化硅片和時鐘周期的使用，并同時不犧牲魯棒性和可靠性。

圖3：比例積分(PI)控制補償器可高效地使用MCE硬件資源和時鐘周期。

　　眾所周知的PI控制補償器的ASIC實現(xiàn)(圖3)基于連續(xù)時域轉(zhuǎn)移函數(shù)：

　　將這個表達式轉(zhuǎn)換到離散時間域就可以產(chǎn)生一組定義ASIC實現(xiàn)的微分方程：

　　為保持低輸入電平時的精度，并將輸出重新調(diào)節(jié)到16位變量，積分項的總和具有32位分辨率?？癸柡湍K可以在輸出達到系統(tǒng)的物理極限時，防止積分項飽和。

　　矢量旋轉(zhuǎn)模塊是一個二維矩陣函數(shù)，用來實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和固定參考系之間的電壓轉(zhuǎn)換。前向旋轉(zhuǎn)具有正弦和余弦項：

　　有多種三角恒等式可以將正弦和余弦項的運算簡化為0到90?范圍的正弦函數(shù)運算,但根據(jù)可用硬件的不同，該項的運算會有所變化。在一些微控制器實現(xiàn)中，快速乘法函數(shù)的缺乏將迫使軟件開發(fā)人員依賴簡單的查找表。在具有單周期乘法指令的DSP或RISC處理器中，可用泰勒展開式計算正弦函數(shù)。

　　針對基于一系列加法、減法和移位函數(shù)，僅在13個周期內(nèi)就可實現(xiàn)12位精度的ASIC實現(xiàn)，開發(fā)被稱為CORDIC算法的矢量旋轉(zhuǎn)函數(shù)(圖4)。這種運算要比在32位RISC處理器上使用泰勒展開式進行運算快10倍。

圖4：CORDIC算法計算矢量旋轉(zhuǎn)的速度比使用泰勒展開式的方法快一個數(shù)量級。

　　簡化電機控制

　　盡管可能存在許多種配置，但圖5所示的采用單個控制IC操作雙電機平臺的配置是最高效的。這種配置不僅能消除用來控制第二個電機的第二個IC(該IC導(dǎo)致了不必要的冗余設(shè)計)，還使得兩個電機的復(fù)雜接口設(shè)計成為可能。例如，當一個電機發(fā)生故障(比如短路或閉鎖)，第二個電機可以立即像反射動作一樣被去激勵，從而減少與主控制系統(tǒng)通訊相關(guān)的延遲。以空調(diào)應(yīng)用為例，壓縮機電機的速度和蒸發(fā)器風扇要求相互跟蹤以優(yōu)化工作效率，控制系統(tǒng)通過直接寫入MCE寄存器設(shè)置電機速度，并避免多個IC之間的復(fù)雜通訊。

圖5：通過單個平臺提供的雙電機控制可以消除冗余硬件和對兩個分離控制器之間的復(fù)雜通訊鏈路的需求，并能實現(xiàn)兩個電機之間的復(fù)雜接口。