智能能源意味著電力生成，分配和消耗的智能水平。在某種程度上，這已被政府強加給公用事業公司，但它比單純的立法更加深刻。更廣泛的社會良知意味著它現在影響著各種形式和各個層面的權力處理。

越來越多地嵌入米，器具，機械甚至建筑物中的“智能”旨在幫助獲得能量控制下。不斷擴大的全球人口和有限的化石燃料，再加上利用這些資源對環境的負面影響，正在改變世界的能源格局。

可再生能源變得越來越重要。國際能源署最近發布的數據表明，能源生產和消費的關鍵領域如何進一步推動“巴黎協定”的目標。電動汽車，太陽能光伏和陸上風電場正在滿足當前的預期，而其他舉措包括碳捕獲和儲存以及提高燃煤發電效率則不然。其他形式的可再生能源（如核電和儲能）的指標顯示需要做出更多努力，如運輸，工業和家用電器和照明等消費應用等終端市場也是如此。

能源效率低下是轉換階段，自然會產生損失，但正在開發的技術和技術可以幫助減少它們。該行業繼續向數字領域過渡，與純粹的模擬方法相比，它提供了更好的控制，靈活性和效率。由于這種轉變，越來越多的解決方案結合了一系列專門針對電源轉換的功能。

監控能源使用

智能電表正在推出在許多國家，消費者可以更好地控制他們的能源使用，并幫助公用事業公司監控需求，以確保他們只生產足夠的能源來滿足這種需求。公用事業公司越了解消費者的習慣，就越容易采用對環境負責的能源生產和分銷方法。雖然術語“智能電表”涵蓋了這個應用領域，但它們的功能可能會有很大差異。有些人可能只是簡單地將數據傳遞回公用事業提供商，而其他人則可以讓房主全面了解他們的能源使用情況。

賽普拉斯半導體的FM4 S6E2Dx系列微控制器針對的是尋求開發系統的OEM可以連接智能電表并提供豐富的信息。它可以構成家庭能源管理系統（HEMS）的核心，如圖1和圖2所示。它集成了ARM Cortex-M4F核心與圖形子系統，以及許多其他外圍設備，以支持有線和無線接口。

圖1：賽普拉斯半導體的家庭能源管理系統控制器為開發智能能源解決方案提供了完美的平臺。

圖2：賽普拉斯半導體的HEMS控制器，采用FM4 S6E2Dx微控制器。

在同一系列中，FM0 + S6E1A1系列針對能源管理進行了優化不同的形式，電機控制。無刷直流電機（BLDC）和永磁同步電機（PMSM）的數字控制是能源管理領域，是優化的關鍵。兩種類型的電動機都存在于越來越多的工業機器和消費電器中，并且一直是努力提高能效的主題。磁場定向控制（FOC）是一種使PMSM和BLDC的驅動和控制更加高效的技術，但它確實需要相對較高的處理能力。 FM0 + S6E1A系列非常適用于BLDC和PMSM電機的FOC，這些應用完全受制造商賽普拉斯半導體公司設計指南的支持。

圖3：FM0 + S6E1A1集成了開發基于FOC的BLDC和PMSM電機控制解決方案所需的一切。

電源轉換

< p>雖然一些電器使用交流電源供電，但更多電器需要降壓和穩壓直流電源，這使得開關模式電源（SMPS）的使用變得非常普遍。轉向數字控制使OEM能夠生產更小，更高效的SMPS，并繼續努力進一步提高這一關鍵領域的效率。

Microchip的dsPIC33F系列數字信號控制器（DSC）定位于智能電源轉換，提供動態控制和環路調整，預測控制環路算法以及針對不同功率級別的操作靈活性。這種級別的數字控制旨在消除對標準模擬控制回路的需求，同時提供更好的控制。調節由DSC上運行的軟件控制，支持用于非線性預測和自適應控制的數字補償算法。簡而言之，電源能夠更好地處理輸入功率和負載的變化，以便在各種條件下以最佳效率運行。在這種情況下，DSC上運行的算法使用高速和高帶寬ADC以及高速PWM收集的反饋。 dsPIC33F上的PWM模塊能夠直接驅動所有常見的電源拓撲結構，同時在處理內核上執行數字補償算法。

如圖4所示，dsPIC33F還能夠通過以下方式實現功率因數校正。 Boost-PFC算法，使用平均電流模式控制。通過計算整流輸入電壓，輸出電壓誤差補償器和電壓前饋輸出的乘積，以數字方式導出參考電流。即使在運行此應用程序時，dsPIC33F也為其他應用程序軟件提供了充足的處理空間。

圖4：dsPIC33F能夠實現復雜的自適應數字電源控制，并具有處理余量。

完全集成解決方案

轉換，分發和應用程序作為一般部門有許多方面，但每個方面都有自己的特定變體。期望單個器件適用于所有這些區域可能是不合理的，但有一些解決方案可以接近。

一個這樣的例子是來自Active Semi的PAC5223，它是更廣泛的一部分電源應用控制器（PAC）系列產品已針對新一波智能電器和設備進行了優化（圖5）。它基于ARM Cortex-M0內核，采用Active Semi的專有技術，包括多模電源管理器，專用電源驅動器和可配置前端。

圖5：PAC5233電源應用控制器提供了令人印象深刻的集成功能，涵蓋了大多數電源轉換和管理應用。

多模式電源管理器被描述為多種類型電源的“一體化”解決方案，具有多模式開關電源控制器，可用于降壓，SEPIC或AD/DC反激模式，以及處理多達四個線性穩壓電源。專用功率驅動器包括能夠實現半橋，H橋，三相和通用控制的高側和低側柵極驅動器。可配置前端包括電源應用所需的所有模擬功能，包括可編程差分和單端增益放大器，數模轉換器和比較器。它還可以接受多個模擬輸入信號，甚至可以為傳感器輸入提供放大。

PAC系列解決的應用非常廣泛，包括通用高壓系統控制器，家用電器，電動工具，電機控制器，LED照明控制器和不間斷電源。它還可用于太陽能微型逆變器以及廣泛的工業應用。圖6顯示了典型的應用程序。

圖6：典型應用中的PAC52xx。

HYDRA-X23/X23S開發也支持PAC5223該平臺旨在支持開發電源應用的工程師。與其名稱相同，開發套件接受不同的“頭部”以擴展其功能，而主套件（或“主體”）提供分線連接器，以便于訪問所有PAC5223的外圍設備。

結論

獲得關于電源的“智能”涉及盡可能遷移到數字控制。這種新的權力范例非常重要，政府正在制定立法，以確保在氣候遭受不可挽回的損害之前發生。

電子工程界通過采用所有適用的數字控制，在這次遷移中發揮著重要作用。的情況。半導體行業正在努力通過高度集成的設備和功能齊全的開發套件來實現這一目標。

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