電源・モータ・センシング向け高性能DSC

AIサーバーの電力密度の増加に加え、決定論的制御や組込みセキュリティへの要求の高度化により、高度に統合された制御アーキテクチャの需要が高まっている。この文脈において、MicrochipはdsPIC33Aファミリの拡張としてdsPIC33AK256MPS306デジタルシグナルコントローラ（DSC）を導入した。

電力変換とリアルタイム制御に向けた統合設計
dsPIC33AK256MPS306 DSCは、制御、アナログ、セキュリティ機能を単一デバイスに統合し、AIデータセンター、自動車システム、産業オートメーションに対応する。外付け部品の削減により、DC/DCコンバータ、補助電源、インテリジェントセンシングプラットフォームなどの設計において基板設計の簡素化と開発期間の短縮を可能にする。

本アーキテクチャは、倍精度浮動小数点ユニットを備えた200MHzの32ビットコアをベースとし、78psの高分解能PWM、複数の40MSPS 12ビットADC、5nsコンパレータ、スロープ補償DACを統合している。これにより、SiCおよびGaNパワー半導体を用いた設計に必要な高周波スイッチングと高速制御ループの実行が可能となる。

モータおよびセンシング用途における決定論的制御
dsPIC33Aコアは、正弦および余弦などの三角関数を20nsで実行でき、フィールド指向制御（FOC）アルゴリズムの効率的な実装を可能にする。これにより、高精度な位置制御およびトルク制御を必要とする用途において高性能なモータ制御を実現する。

本デバイスは、BiSS-C、EnDat、インクリメンタルエンコーダ、レゾルバに対応したモータフィードバックインターフェースを備え、幅広いモーション制御システムへの統合が可能である。アナログフロントエンドとの組み合わせにより、高分解能かつリアルタイムのフィードバックループを構築し、制御精度と応答性を向上させる。

センシングおよびヒューマンマシンインターフェース用途では、ITC（統合タッチコントローラ）を内蔵し、ADCのオーバーサンプリングにより最大16ビット分解能を実現する。これにより、測定精度を維持しながら外部信号調整回路の削減が可能となる。

ポスト量子時代に対応するセキュリティアーキテクチャ
接続型システムにおけるサイバーセキュリティ要件の高まりに対応するため、本デバイスはセキュアブート、セキュアファームウェア更新、セキュアデバッグなどのハードウェアベースのセキュリティ機能を統合している。CNSA Suite 2.0で推奨されるPQCアルゴリズムライブラリに対応し、ポスト量子暗号をサポートする。

さらに、Open Compute Project（OCP）電源やリアルタイム接続システムの要件に対応するハードウェアアクセラレーションによる暗号処理を備える。ライブアップデート機能により、システムを停止することなくファームウェア更新が可能であり、高可用性が求められるサーバー環境に適している。

接続型制御システム向け通信インターフェース
本コントローラはI3C接続に対応し、データセンターや産業用ラック環境におけるテレメトリおよびセンサーネットワーク向けに低遅延通信を実現する。さらに、CAN FD、LIN、SPI、I2C、SENTなどのインターフェースを備え、自動車および産業用通信アーキテクチャへの統合を支援する。

機能安全と高温動作対応
本デバイスはISO 26262およびIEC 61508の機能安全プロセスに基づいて開発されており、安全性が求められる用途での認証を支援するハードウェア安全機能を備える。最大150℃での動作に対応する自動車グレード認証を想定している。

開発エコシステムとプロトタイピング環境
dsPIC33AK256MPS306は、MPLAB^® X IDE、MPLAB Code Configurator、MPLAB Machine Learning Development Suiteを含むMicrochipの開発エコシステムに対応している。Zephyr^® RTOSに加え、FreeRTOS™、SafeRTOS^®、ポスト量子暗号対応のwolfCrypt^®ライブラリとも互換性を持つ。

さらに、VectorのMICROSAR IOやLauterbachのTRACE32^®デバッグ環境にも対応し、既存の組込み開発ワークフローへの統合を可能にする。

プロトタイピング用途では、MCS MCLV-48V-300WおよびMCHV-230VAC-1.5kW開発ボードと組み合わせて使用可能なモータ制御DIMや、電力変換用途向けのDigital Power Plug-in Module（DP PIM）が提供される。加えて、dsPIC33 Curiosityプラットフォームと組み合わせた汎用DIMにより、制御およびセンシング設計の評価が可能となる。

Aishwarya Mambet（Induportals編集者）、AIの支援により編集。

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